The burning question. First electric cars. Next, electric factories?
The Economist [2024], "The burning question. First electric cars. Next, electric factories?", The Economist, London, 17 de febrero, https://www.economist.com/briefing/2024/02/15/first-electric-cars-next-e...
La presente nota aborda el problema que representa la descarbonización para la industria, en su búsqueda por reducir las emisiones contaminantes. En tal sentido, las alternativas que se ofrecen refieren a la captura y almacenamiento de carbono (CCS), la utilización de combustibles alternos (como el hidrógeno), y en última instancia, la electrificación. Este último proceso es en donde hace énfasis The Economist, pues generar energía con la electricidad parece ser la forma más rápida y sencilla para reducir emisiones. A través de la empresa química alemana BASF, se ejemplifica como una industria construida a partir de combustibles fósiles tiene un largo camino por recorrer (si es que logra recorrerlo) para continuar con sus mismas actividades, pero con energía eléctrica (dato crucial 1).
En esa línea, BASF en alianza con SABIC y Linde (empresa química saudita y empresa de ingeniería, en el orden dado), pretende sustituir sus equipos industriales para producir reacciones químicas (la base de su negocio) mediante el desarrollo de un horno eléctrico que genere la suficiente cantidad de energía que produciría un equipo basado en combustibles fósiles. Además, todo parece indicar que este interés no es exclusivo de BASF y compañía, puesto que la nota señala que también se están desarrollando otros proyectos para electrificar a la industria en todo el mundo (dato crucial 2).
Fracaso industrial
Los gobiernos saben que descarbonizar y reducir las emisiones de la industria es una tarea difícil ante la laxitud de sus compromisos ambientales. Esa es la razón por la que los subsidios a la utilización de hidrógeno y al proceso CCS son un paliativo insuficiente ante la magnitud de las emisiones que produce la industria. Incluso si tecnologías como los autos eléctricos se expanden y se consigue reducir las emisiones en esta área, de todas maneras la industria automotriz seguirá generando emisiones en sus procesos adyacentes o complementarios (dato crucial 3).
Pese a lo anterior, el optimismo que se mantiene en la electricidad como fuente generadora de energía, radica en que ahora se ha vuelto más asequible en la medida en que han bajado los costos de producción de la energía solar y eólica (lo que resulta en la producción de electricidad verde). Asimismo, influye la dependencia del gas natural que se hizo evidente luego de la invasión rusa en Ucrania, antecedida por un encarecimiento de los precios; en tal sentido, lo que se ha pretendido es reducir tal dependencia (dato crucial 4). No menos importante, es que las tecnologías del momento tienen la capacidad de hacer lo que antes era imposible. En ese contexto, la electrificación presentaba al menos dos inconvenientes. A saber, las condiciones de temperatura y vapor que requiere la industria pesada no eran rentables mediante la electrificación; en tanto, industrias que se quieren electrificar, como la del cemento y el acero, utilizan al carbono como materia prima, lo que significa que al final terminan generando emisiones.
Avenida eléctrica
Una ventaja más de la electricidad como fuente de energía refiere a la producción y transferencia de calor. En este sentido, tecnologías como los hervidores eléctricos elevan la temperatura de fluidos como el agua. Asimismo, las bombas de calor alcanzan temperaturas de alrededor de 200 ºC, utilizando un mecanismo que toma el calor del exterior y lo traslada al interior; esto supone un ahorro significativo de energía, puesto que este proceso utiliza una menor cantidad de energía para calentar las cosas (dato crucial 5).
Las bombas de calor suponen un parteaguas para muchos procesos industriales, debido a que esta tecnología es más eficiente que combustibles fósiles como el gas natural, o bien, el hidrógeno verde (datos cruciales 6 y 7).
A nivel mundial, las bombas de calor van ganando poco a poco terreno en los procesos industriales. En Europa y Japón, los subsidios y los altos precios del gas hacen que esta opción sea viable (dato crucial 8). En el caso de los países en desarrollo de Asia, la utilización de estos aparatos avanza lentamente, pues el carbón barato y la falta de subsidios dificulta su uso; China lleva la delantera no solo en la región sino también a nivel mundial (datos cruciales 9 y 10). En tanto, en Estados Unidos, la electrificación de la industria avanza a pesar de lo barato que resulta el gas natural.
La nota indica que las bombas de calor serán más competitivas en la medida en que alcancen mayores temperaturas y se mejore aun más la relación costo-beneficio respecto de equipos como las calderas (dato crucial 11). Además, no solo son las bombas de calor y los hervidores, sino que también se desarrollan más proyectos de equipos industriales que alcancen temperaturas superiores a 200 ºC. Tal es el caso de las baterías térmicas que desarrolla la empresa emergente Rondo Energy (dato crucial 12), el proyecto de la empresa israelí Brenmiller que utiliza roca volcánica como base de su proceso, o bien, los cubos de carbono de la empresa emergente californiana Antora.
Es verdad que el calor es muy importante en la industria para generar energía (sobre todo para las operaciones que requieren calor las 24 horas del día). Pero también es esencial para que sucedan otros procesos en la industria de la transformación, en donde las reacciones químicas generan emisiones; por ejemplo, las del acero, el cemento o la de productos químicos. Es por lo que la “industria electrizante” resultaría en beneficios que tienen que ver no solo con la disminución de las emisiones sino también respecto de la dependencia de los combustibles fósiles, al tiempo que incluso resultarían más económicos (datos cruciales 13-18).
Amplificando
Sin embargo, electrificar a la industria en su totalidad es aún complejo y tomará tiempo. Considere que factores como los altos costos de inversión, el rediseño de las plantas industriales y la capacitación de personal, representan obstáculos para que este tipo de innovaciones se desplieguen (dato crucial 19).
La nota cierra con un atisbo de esperanza para la electrificación de la industria, puesto que indica que además de los subsidios y la fijación de precios del carbono, industrias como la petrolera se encuentran invirtiendo en proyectos que desarrollan equipos industriales que funcionan con electricidad (dato crucial 20).
1) La empresa alemana BASF es considerada la empresa química más grande del mundo. Cuenta con operaciones en más de 90 países. Solo la planta localizada en Ludwigshafen representa 4% del consumo total de gas natural de Alemania.
2) El 8 de febrero de 2024, las empresas mineras Rio Tinto y BHP, anunciaron planes para construir la primera fundición eléctrica de mineral de hierro de Australia. En la misma línea, la minera Fortescue introduce en sus actividades excavadoras y camiones mineros eléctricos. También, el grupo español Roca presentó a principios de 2024 el primer horno túnel industrial eléctrico para cerámica.
3) La gráfica 1 Spot the malingerer muestra un pronóstico del promedio global de emisiones para los rubros industria, poder y transporte, en un periodo que va de 2021 hasta 2100. En tal sentido, se constata que incluso con la reducción de las emisiones de electricidad y transporte, la industria seguirá generando emisiones muy por encima de los antes mencionados.
4) De acuerdo con la consultora McKinsey, si Unión Europea cumple sus compromisos de emisiones netas cero para 2050, entonces 44% de su descarbonización provendrá de la electrificación. Más del doble de lo que se conseguiría con el hidrógeno o la captura y almacenamiento de carbono (CCS).
5) La empresa cervecera estadounidense New Belgium Brewing pretende sustituir una de sus calderas que quema combustibles fósiles para producir calor, con una bomba de calor. La utilización de esta tecnología supone la eliminación de combustibles fósiles, puesto que la bomba de calor puede producir energía calorífica sin necesidad de la quema. Además de ser un proceso más eficiente y con menor consumo energético, se espera que en el largo plazo la bomba sea renovable en la medida en que la electricidad necesaria para su funcionamiento provenga de fuentes renovables.
6) The Economist indica que el balance energético para la producción de hidrógeno verde resulta en un déficit de al menos 20% de energía que con el que se inició el proceso para su producción.
7) La gráfica 2 Tyres and pumps muestra la reducción de emisiones por kilowatt-hora de energía renovable consumida en relación con los combustibles alternativos en el año 2022. Las tecnologías analizadas fueron una batería de un vehículo eléctrico frente al motor de combustión interna, una bomba de calor versus una caldera de gas, electricidad directa frente a una caldera de gas, y finalmente, hidrógeno verde contra una caldera de gas. Sobre el particular, es claro que las tecnologías que utilizan electricidad para producir energía fueron superiores al hidrógeno verde. Además, las baterías eléctricas y la bomba de calor supusieron la mayor reducción de emisiones frente a los combustibles fósiles.
8) La empresa japonesa Kobe Steel vende bombas de calor capaces de producir vapor a alta presión a 165 ºC. Por otra parte, la empresa emergente noruega Heaten (que cuenta con el respaldo financiero de la petrolera Shell) desarrolló una bomba de calor duradera y de bajo mantenimiento que puede aprovechar el calor industrial residual para alcanzar temperaturas de hasta 200 ºC.
9) El grupo de expertos RMI, calcula que 80% de la electrificación industrial en el mundo hasta 2024, se ha producido en las industrias ligeras de China.
10) La Agencia Internacional de Energía pronostica que la proporción de calor que se utiliza en la industria, vía la electricidad, aumentará de 4% en 2022 a 11% en 2028. En tal sentido, China representará cerca de 50% de ese crecimiento.
11) El consorcio industrial Renewable Thermal Collaborative realizó un estudio en enero de 2024 que indicó que una bomba de calor y una caldera de gas son económicamente iguales para alcanzar temperaturas inferiores a 130 grados Celsius. Si no se consideran subsidios ni mejoras tecnológicas, las bombas de calor serían competitivas para 29% de la demanda industrial.
12) La empresa emergente Rondo Energy desarrolla un proceso que nombra “almacenamiento térmico”. Se trata de un diseño que utiliza principalmente ladrillos como medio para almacenar el calor que proviene de cables eléctricos. Con esta tecnología se alcanzan temperaturas superiores a los 1 000 ºC y se puede retener el calor durante días y con pérdidas mínimas. Las llamadas baterías térmicas de Rondo, son más baratas de fabricar que las eléctricas que requieren de metales como el cobalto y el litio. Es tal el entusiasmo por esta tecnología que recientemente la empresa recaudó 60 millones de dólares en financiamiento de empresas como Microsoft, la petrolera Aramco y Rio Tinto; así, la empresa pretende fabricar suficientes baterías anualmente para almacenar 90 giga-watts de electricidad (el doble de la capacidad de la gigafábrica de baterías de Tesla en Nevada).
13) El acero, los productos químicos y el cemento representan más de 50% del calor industrial. Los tres representan una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero. Es menester destacar que la industria del acero se considera una de las más contaminantes del mundo.
14) La empresa Electra, experimenta un método llamado electro-obtención para producir hierro puro en un horno sin utilizar fuego. Este método produce láminas puras de hierro sin utilizar carbón de coque ni combustibles fósiles. La empresa pretende entrar en competencia con la empresa sueca SAAB, que tiene la intención de comercializar acero verde para 2026.
15) Otro método para producir acero verde es con hornos de arco eléctrico. Estos equipos utilizan electricidad para fundir y reciclar la chatarra. En enero de 2024, la empresa india Tata Steel anunció que cerraría los altos hornos y pasaría a la fabricación de acero mediante electrificación en Inglaterra. La firma de investigación Wood Mackenzie pronostica una inversión de 130 mil millones de dólares en hornos de arco eléctrico en los próximos años; esto incrementaría la parte de acero verde en 50% de la producción mundial para 2050 (actualmente se encuentra en 28%).
16) A través de la electrólisis (proceso que separa los componentes de un compuesto por medio de la electricidad), la empresa Sublime Systems encontró una manera de obtener productos químicos sin generar emisiones a temperatura ambiente. Los inversionistas implicados en el proyecto invirtieron tan solo 40 millones de dólares en 2023.
17) Otra forma de electrificar la industria química es la utilizada por la empresa finlandesa Coolbrook. Con la introducción de precursores químicos (aquellas sustancias que son indispensables para producir compuestos químicos intermedios o finales; tal es el caso de solventes, reactivos o catalizadores) en un reactor rotodinámico (un reactor que cuenta con un rotor que gira a más de 20 mil revoluciones por minuto) descompusieron nafta (mezcla de hidrocarburos obtenida a partir de la destilación de petróleo o alquitrán de hulla) en diciembre de 2023.
18) La industria química también considera utilizar la energía nuclear para realizar sus procesos. Tal es el caso de la empresa estadounidense Dow, puesto que pretende construir cuatro reactores modulares para sustituir las calderas de gas que en la actualidad proporcionan electricidad y vapor.
19) El gran fabricante de equipos industriales Schneider Electric, calcula que idealmente las tecnologías existentes pueden electrificar de 30-50% de la industria pesada. No obstante, en la práctica considera que solo 10% de la industria está electrificando.
20) La empresa petrolera noruega Equinor, lleva tiempo electrificando sus plataformas marinas para reducir las emisiones implicadas en el bombeo de petróleo. Sus operaciones marinas más eficientes reducen 1 kg de dióxido de carbono por cada barril de petróleo producido. En el otro extremo, en Estados Unidos, las empresas petroleras que perforan en la cuenca Pérmica invierten para reemplazar equipos convencionales propensos a filtrar metano con alternativas eléctricas.
La transición energética que han trazado las corporaciones e instituciones internacionales solo representa "lavado verde" ante la hecatombe que representa el cambio climático y la degradación ambiental, puesto que no se concibe una sociedad que no sea termo-industrial y que no tenga como base la acumulación de capital. Ante esto, las medidas que se toman solo son recomendaciones pero nunca una vía para extirpar el problema de raíz. Si la industria sigue generando emisiones contaminantes y explotando materiales que son finitos, las políticas de mitigación solo son una falacia; entretanto, la transición energética sirve a los intereses de los dueños del capital.
Los movimientos y luchas anti-sistémicas, al igual que la investigación transdisciplinaria son necesarios para fomentar y ampliar los debates sobre el nexo entre el ser humano y la naturaleza, los niveles de organización de la vida tanto biótica como abiótica, y dentro de eso, la posibilidad de trazar otros "futuros" posibles.
