viernes, 4 de abril de 2014

SUSTENTABILIDAD: CARBÓN Y OTRAS FUENTES DE ENERGÍA

CARBÓN DE PIEDRA: SOLO UNA REMINISCENCIA DEL PASADO?
Para muchos de nosotros el carbon de piedra trae románticas imágenes del pasado de viejos buques y locomotoras a vapor, calderas industriales y salamandras palaciegas. Para los más jóvenes ni siquiera eso. Pero sería bueno tener en cuenta que aún hoy el carbon de piedra produce el 40 % de la energía del mundo y es la base de industrias primordiales para la modernidad como la siderurgia y el cemento. Y que China ella sola produce, quemando carbón, el 25 % de los gases invernadero del mundo complicando seriamente el cambio climático.  Por lo tanto es bueno conocer un poco más acerca de las formas posibles de mejorar su sustentabilidad, ya que por el momento el mundo no puede prescindir de él en absoluto.

 Image: Dan Winters, wired.com

LAS ENERGÍAS RENOVABLES NO ALCANZAN: EL CARBÓN DE PIEDRA LIMPIO ES EL FUTURO. (de un artículo por CHARLES C. MANN, http://www.wired.com/science, fecha de publ: Mar.25, 2014)
Hoy el porcentaje de la energía eléctrica mundial que produce el carbon de piedra está en crecimiento (1).  China, que ya emite más gases invernadero que cualquier otro país, prevé una duplicación de las usinas a carbón para el 2040 con lo que la cifra de emisiones podría duplicarse o aún triplicarse. Las naciones Europeas no pueden evitar el uso del carbon y Sud África, Australia e Indonesia son aún más dependientes (2).
Tianjin, el Puerto de Beijing en el Yellow Sea, Hebei, China, alberga las instalaciones de la empresa GreenGen, construida por el China Huaneng Group, un gigante electrico estatal, en colaboración con otra docena de firmas incluyendo Peabody Energy, la compañía de carbon más grande del mundo.
GreenGen es una instalación de más de mil millones de dólares que extrae el dioxido de carbono de una usina carbonífera, y que su objetivo es almacenarlo bajo tierra a muchas millas de allí, una tecnología llamada Captura y Almacenamiento de Carbono, CCS, por sus iniciales en ingles (Carbon Capture and Storage - CCS). China, ya tiene en sus manos una docena de grandes proyectos de CCS en etapa de planeamiento o producción. Todos nosotros deberíamos sentirnos aliviados de que China está haciendo estos esfuerzos, ya que alguien tiene que encontrar una forma viable de capturar y almacenar el carbono a escala masiva antes de que sea demasiado tarde.
Los ambientalistas han estado oponiéndose a esta tecnología, convencidos de que solo representa una inversión en carbon de piedra a costa de alternativas más limpias como la energía solar o eólica. Pero esto tiene sus bemoles, como veremos más abajo.
Mientras tanto, la ciudad está respirando el peor aire del mundo cargado de partículas de un diámetro de 2,5 micrones que pueden alojarse en los pulmones. Los efectos colaterales de respirar esas partículas es responsable de hasta una muerte de cada veinte en China.
Ocurre que los humos del carbon de China tienen ejercen de muy largo alcance. El humo de las plantas de carbon se eleva en el aire y absorbe la luz del sol, calentándolo. Negras partículas de carbón interaccionan con las nubes contribuyendo tanto a atrapar el calor como a bloquear la radiación solar. El hollín aterriza sobre los glaciares y campos de hielo en forma de una fina neblina, cubriéndolos de una capa negra. Y un hielo ahumado refleja menos el sol. De hecho, las partículas de carbón están ayudando a derretir los polos y el hielo del Himalaya, y está dejando a este último al descubierto. El año pasado un equipo internacional de científicos calculó que el negro de carbón es la segunda fuente humana de emissión que más contribuye al cambio climatico. Y la emisión más importante es, desde luego, el dioxido de carbono, siendo la combustion del carbón de piedra el que más contribuye en su producción.
Es imposible eliminar inmediatamente las 7.000 usinas a carbón del mundo. Y el acero y el cemento, bases de la economía moderna, dependen del carbón. China no podría proveer suficiente energía eléctrica a su vida doméstica sin combustibles fósiles más limpios como el petróleo o el gas natural. Como tampoco pueden llenar las necesidades de China la energía eólica o solar, a pesar de que este país las usa más que cualquier otro del mundo. Mientras, tiene la tercera parte de las reservas mundiales de carbón. Dos minas de carbón cerca de la ciudad de Ordos son la segunda y tercera más grandes del mundo, y hay planes para desarrollar otras más.
Cada kilowatt-hora generado por carbón produce más de 2 libras (un kilo) de dioxido de carbono; en contraste, el gas emite 1,2 libras por kilowatt-hora, y las renovables o atómicas producen cero emisiones. Pero en 2006 Beijing estableció un programa nacional para impulsar la producción de carbón doméstico y su capacidad de transformación de carbón en combustibles líquidos mkás limpios, lo que ayudaría al país a usar su carbón local para reemplazar la importación de petróleo o gasolina y gas natural y producir productos petroquímicos hechos de esos hidrocarburos.
En Shenua, en el río Wulanmulun (Ulan Moron, en Mongol) que corre a través de un campo de carbón masivo hay un Proyecto CCS, pequeño en dimensión que emplea 20 de los 1.700 trabajadores  de la instalación de transformación de carbón a liquido. En este contexto, el CCS parecería ser una de las mejores alternativas para usar carbón, pero limpiándolo. 
La construcción comenzó en 2010 y la instalación terminada inició sus ensayos de operación seis meses después. Su primera fase a plena capacidad empezó a funcionar el año pasado capturando más de 110.000 toneladas de dioxido de carbon, almacenándolo en un acuífero subterráneo de agua salina. Si todo va bien, para el 2020 Shenhua podría estar capturando unos 2 millones de toneladas de CO2 al año.
China está lanzando esquemas de CCS como el de Shenhua más rápido que cualquier otra nación del mundo, y el país es único en su decision de tratar de esta manera las emisiones de las usinas carboníferas. La técnica más desarrollada de capturar carbono de las emisiones es conocida como lavado por aminas. Implica el burbujeo de los gases de combustion de carbón a través de una solución de monoetanolamina (MEA) en agua, donde el CO2 se combina con MEA para formar  carbamato de MEA, reacción que es luego revertida a MEA y CO2 por expansion térmica.  El CO2 y vapor de agua están así listos para ser enterrados, y el MEA se recicla para combinarse con los siguientes  productos de combustion del carbón.
Pero llevar a escala este aparentemente simple proceso y tratar físicamente millones de toneladas de CO2 no es cosa fácil. Más aún, el hervido constante de un gran tanque de solución de carabamato de MEA requiere una gran cantidad de energía. Usar CCS implicaría que las usinas absorberían 40 a 60 por ciento más de carbón. La conclusion final es que el método CCS es prohibitvamente caro.
En contraste, la parte de almacenamiento del proceso parece simple. Los continentes están llenos de sitios potenciales de almacenamiento, según dicen los geólogos, incluyendo lechos salinos – reservorios suberráneos de aguas salinas - y pozos de petróleo agotados. Los restos de hidrocarburos que quedan en estos pozos agotados pueden ser “rebajados” con el CO2 inyectado, revirtiendo la parte negativa de la recuperación de esos hidrocarburos pesados. Pero todavía quedan muchas incógnitas a ser despejadas.
Por lo tanto, se necesita  innovación. Rerservas por más de un siglo de carbón permanencen todavía bajo la superficie, una cantidad tan enorme que dos científicos del clima de la Universidad de Victoria calcularon en el 2012 que quemándolo se elevaría la temperature promedio de la Tierra hasta en 44 grados Farenheit (más de 24 ºC). De hecho, esta estimación se enfrenta al problema de que por encima de ciertas temperaturas los modelos empleados no funcionan, haciendo el futuro casi imposible de predecir.
En Occidente el CCS es muy controvertido, habiendo sido cuestionado por cantidades de ambientalistas, incluyendo el Sierra Club, la Rainforest Action Network y Greenpeace, que dicen que el CCS es un “juego peligroso”, en parte porque “no puede garantizarse el depòsito seguro y permanente de CO2”. En lugar de las falsas esperanzas del CCS, Greenpeace y otros grupos activistas opinan que “soluciones realistas” son las “energias renovables y la eficiencia energetica”. Pero por décadas todavía los combustibles fósiles, incluyendo el carbón, serán un factor muy importante, y el CCS sera necesario para mitigar el cambio. climático.  (3)
En los EEUU ni la industria del carbón ni los ambientalistas demuestran demasiado interés en este método de limpiar el carbón. Pero el panorama cambia mirado desde Beijing, donde abundantes depósitos de carbón son tanto un tesoro nacional como una emergencia nacional. El gobierno Chino enfrenta dos imperativos: levantar al pueblo de la pobreza y evitar las peores consecuencias de la industrialización.  Por lo que las complicadas ecuaciones de la captura y almacenamiento del carbon no les impiden proseguir con el desarrollo del CCS.

Artículo completo (en Inglés): http://www.wired.com/2014/03/clean-coal

(          (1)   En las últimas décadas China elevó de la pobreza a varios cientos de millones de personas – quizás la mayor y más rápida mejora del bienestar humano. Ese avance no podría haber ocurrido sin la industrialización, y la industrialización no podría haber ocurrido sin el carbón. Más de las tres cuartas partes de la electricidad  de China provienen del carbón, incluyendo la electricidad para las gigantescas plantas electrónicas donde se arman los iPhones. Otra parte del carbón va a calefaccionar millones de hogares, al procesado del acero (China produce casi la mitad del acero mundial), y el calcinado de piedra caliza para hacer cemento (China provee casi la mitad del cemento mundial). En su dramatica búsqueda de desarrollo, China quemó casi tanto carbón como el resto de los países del mundo en conjunto – un hecho que hace temblar a los climatólogos.

(      (2) Visto desde los EEUU, la proporción del carbón en la producción de electricidad en los EEUU cayó del 49 % en 2007 al 39% en 2013, mayormente debido a que el fracking – otro proedimiento ambientalmente riesgoso - redujo el precio del gas natural, un combustible que compite con el carbón. Por eso allí el interés en métodos costosos de limpieza del carbón es muy bajo.

(     (3) En el largo plazo nadie alimentó de energía a toda una nación solo – y ni siquiera mayormente – con sol y viento. Hay períodos en los que el clima impide producir energía en cantidad suficiente por medio del viento o el sol, y entonces se necesitan fuentes confiables de energía. Nadie empezó siquiera a ensayar un sistema de distribución eléctrica que pueda transportar esos inmensos potenciales eléctricos por largos períodos desde las plantas acumuladoras  hasta donde esa energía hace falta. El proceso de reemplazar la red presente de electricidad de carbón y gas será largo, caro y riesgoso. En las sociedades contemporáneas, una falla de electricidad constituye bastante más que un simple inconveniente.

Nota del Editor del Blog:
En nuestra region del mundo, hablar de carbón de piedra como fuente de energía hasta parecería absurdo, tanto por su absoluta escasez como por las dificultades técnicas relativas a su combustion industrial. Esto no quiere decir, sin embargo, que debamos olvidar que el carbón de piedra es la fuente de casi la mitad de la energía del mundo, que el problema de sustentabilidad  de su combustion es muy grande, y que su importancia industrial en siderurgia es enorme.
Lo que sí debería llevarnos a razonar que en un país como Argentina donde muchas regiones tienen una prolongada e intensa insolación, y otras donde los fuertes vientos son constantes y las mareas son de gran amplitud, en lugar de aprovechar estas fuentes climáticamente impecables importamos y quemamos petróleo y gas en cantidades enormes y a precios siderales. Parecería imposible que en estas condiciones no se encuentren en el mundo capitales interesados en desarrollar parques eólicos y solares en nuestro país como lo hacen en nuestro vecino Chile. Es nuestro sueño industrial sin bases energéticas, económicas, sociales y políticas, la lamentable falta de vision más allá de los horizontes geográficos inmediatos, y la petulante creencia de que lo sabemos todo y que los de afuera solo quieren esquilmarnos sin que nosotros tengamos la capacidad de negociar, lo que nos mantiene sumidos en poco más que la posición en la que se encontraba la región cuando Darwin visitara y describiera a nuestos Yamanas y su entorno en Tierra del Fuego.
Ing. Jorge Casale, Editor, www.allorganics21.blogspot.com    

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COAL: JUST A REMINISCENCE OF THE PAST?
Coal for many of us brings about pictures of a romantic past of steam locomotives, steamships and iron heating stoves. But it would be good to realize that it constitutes over 40 % of the energy produced and used in the world even today. And  that China alone produces 25% of the World’s greenhouse gas emissions complicating climate change. 

Image: Dan Winters, wired.com

RENEWABLES AREN’T ENOUGH. CLEAN COAL IS THE FUTURE. (from an article BY CHARLES C. MANN, http://www.wired.com/science, publ.date: Mar.25, 2014)


Today coal produces more than 40 percent of the world’s electricity, a foundation of modern life. And that percentage is going up: in the past decade, coal added more to the global energy supply than any other source (1).  China already emits one-quarter of the world’s greenhouse gases, more than any other country, and may double its coal-fired power plants by 2040. If that happens, China’s carbon dioxide figures could double or even triple. European nations cannot do without coal.  South Africa, Israel, Australia, Indonesia—all are ever more dependent on coal. (2)
Tianjin, Beijing’s port on the Yellow Sea, Hebei, housesGreenGen, built by China Huaneng Group, a giant state-owned electric utility, in collaboration with half a dozen other firms including Peabody Energy,  the world’s biggest private coal company. GreenGen is a billion-dollar facility that extracts the carbon dioxide from a coal-fired power plant and, ultimately, will channel it into an underground storage area many miles away, a technology known as Carbon Capture and Storage (CCS). China, already has a dozen big CCS efforts in planning or production.Outsiders should be grateful that China is cooperating, somebody needs to figure out how to capture and store carbon dioxide on a massive scale before it’s too late.
Environmentalists have lobbied hard against the technology, convinced that it represents a sop to the coal industry at the expense of cleaner alternatives like solar and wind.
But the city is breathing the world’s worst air,ladded with particles that are 2.5 micrometers in diameter and therefore most likely to lodge in the lungs. The side effects of breathing are responsible for as many as 1 out of every 20 deaths.
 China’s coal fumes have effects far outside Hebei. Smoke from coal plants rises high and absorbs sunlight, heating the air. Black-carbon particles interact with clouds, helping them both trap heat and block solar radiation. Soot lands on glaciers and ice fields in a fine mist, covering them with a thin black film. Sunlight reflects less from smoky ice; indeed, the dusting of coal particles is helping to melt the poles and uncover the Himalayas. Last year an international team calculated that black carbon was the second-most important human emission contributing to climate change. The most important, of course, is carbon dioxide; coal is the greatest single source for it too.
It is not possible to ban immediately all of the world’s 7,000 coal-fired power plants: steel and cement industry, the basis of modern economy, depend on coal. China can’t provide enough energy to make and maintain domestic life with oil or natural gas. Nor can solar, wind, or nuclear fill China’s needs, even though it is deploying all three faster than any other country. Meanwhile, it has the third-biggest coal reserves in the world. Two coal mines near the city of Ordos are the second- and third-biggest on earth; and there are plans to develop another coal fields.
Every kilowatt-hour generated by coal produces more than 2 pounds of carbon dioxide; by contrast, natural gas emits about 1.2 pounds per kilowatt-hour; nuclear and solar, of course, emit none. Therefore, in 2006, Beijing established a nationwide program to boost its coal production and develop its capacity to refine coal into liquid fuels, which would allow the country to use domestic coal to replace imported oil, gasoline, and natural gas, as well as the petrochemical products made from them.
In Shenua, at the Wulanmulun River (Ulan Moron, in Mongolian), which runs through a massive coalfield there is a CCS Project, small in dimension employing only 20 of the 1,700 workers at the coal-to-liquids facility.In this context, CCS would seem to be one of the best alternatives to use coal but cleaning it up.
Construction began in June 2010; the completed facility initiated tests six months later. Last year, its initial phase reached full capacity, capturing and storing more than 110,000 tons of carbon dioxide in an underground saltwater aquifer. By 2020, if all goes well, Shenhua could be putting away as much as 2 million tons of CO2 every year.
China is launching CCS schemes like the Shenhua facility faster than any other nation, and the country is unique in its determination to address the emissions from coal-fired plants. The most developed technique for capturing carbon from emissions is known as amine scrubbing. It involves bubbling the exhaust from burning coal through a solution of water and monoethanolamine (MEA). CO2 combines with MEA  forming MEA carbamate. This is later reversed by heat expansion, breaking up the MEA carbamate into carbon dioxide and MEA. Carbon dioxide and water vapor gush out, ready to be buried; MEA returns to combine with the next batch of coal exhaust.
Scaling up this simple-sounding process into a plant that can physically process millions of tons of CO2 is not easy. Most important, constantly boiling a silo’s worth of MEA carbamate solution requires a great deal of energy. Deploying CCS means that power plants will consume 40 to 60 percent more coal. The overall conclusion—that CCS based on present technology is prohibitively expensive.
By contrast, the storage part of the equationseems relatively straightforward. The continents are riddled with potential storage sites, geologists say, including saline beds—underground reservoirs of salty water—and exhausted oil fields. The thickoil left in the exhausted fields can be “lightened” by the injected CO2, thus changing the equation. But there are lots of questions that must be answered.
Innovation is needed. More than a century’s worth of coal remains beneath the surface—an amount so large, two University of Victoria climate scientists calculated in 2012, that burning it all would raise Earth’s average temperature as much as 44 degrees Fahrenheit. In fact, this estimate comes with an asterisk, because after temperatures hit a certain point, current climate models break down, making the future almost impossible to predict.
In the West CCS is controversial—it has, in fact, been scoffed at by hosts of environmental activists, including the Sierra Club, the Rainforest Action Network and Greenpeace argue that CCS is a “dangerous gamble,” in part because “safe and permanent storage of CO2 cannot be guaranteed.” Instead of the “false hope” of carbon capture, Greenpeace and other activist groups contend that the “real solutions” to climate change are “renewable energy and energy efficiency.” But for decades to comefossil fuels including coal will be a very important factor and CCS will be needed to mitigate that.
In the US, at least, neither the coal industry nor environmentalists have shown much interest. The picture looks different from Beijing, where ample coal supplies are both a national treasure and a national emergency. The Chinese government faces twin imperatives: lifting people out of poverty and avoiding the worst consequences of industrialization. Therefore the complicated equations of carbon sequestering and storage do not prevent them from pursuing CCS. (3)


(       (1) In the past few decades, China has lifted several hundred million people out of destitution—arguably history’s biggest, fastest rise in human well-being. That advance couldn’t have happened without industrialization, and industrialization couldn’t have happened without coal. More than three-quarters of China’s electricity comes from coal, including the power for the giant electronic plants where iPhones are assembled. More coal goes to heating millions of homes, to smelting steel (China produces nearly half the world’s steel), and to baking limestone to make cement (China provides almost half the world’s cement). In its frantic quest to develop, China burns almost as much coal as the rest of the world put together—a fact that makes climatologists shudder.
(      (2)Coal’s share of American electricity fell from 49 percent in 2007 to 39 percent in 2013, largely because fracking has cut the price of natural gas, a competing fuel.
(      (3) No one has ever powered a nation solely, or even mostly, with sun and wind over the long term. There are weather spells when you just cannot produce enough either solar or eolicenergyand you still need a source of reliable power.Nobody has even begun to test an electric system that can transmit those huge amounts of extra power for long periods from storage plants to where it is needed. The process of replacing the present coal-and-gas grid with a new, sun-and-wind grid will be long, expensive, and risky. In contemporary societies, blackouts are more than an inconvenience.

Comment by the Blog’s Editor:
To speak about coal as an energy source in our region of the World sounds useless both because coal just does not exist and because the technical difficulties of its combustion in industry are great. This does not mean, though, that we can forget that coal constitutes the source of almost half of the energy consumed in the World, that the sustainability of burning it is quite problematic and that its industrial importance in steel production is very great.
But these considerations should lead us to reason that in a country like Argentina with extensive areas of prolonged and intense solarization, and others with strong and continuous winds and tides of great amplitude, instead of profiting from these ecologically impeccable energy sources we import and burn oil and gas in huge quantities paid at sidereal prices. It seems impossible that in these conditions international capitals interested in developing wind and solar parks as they do in our neighbouring Chile, cannot be found. Our industrial dreams without sound energy, economic and social bases, our pretension of knowing it all, and our belief that outsiders only want to rape us due to our scant negociating capacity are the conditions that keep our country in a condition almost like the one that Charles Darwin found when he visited Patagonia and watched the nude Yamana Indians a couple of centuries ago.   
Jorge Casale, Editor, www.allorganics21.blogspot.com    

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