Durante siete años, el gobierno de EE. UU. ha estado buscando un milagro energético a través de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Energía, o ARPA-E, por sus siglas en inglés. Y, sin embargo, durante el mismo período, el mayor avance ha sido el rápido despliegue de varias tecnologías de energía renovable que todo el mundo ya conoce, acompañadas por una veloz caída de su costo.

Sin embargo, Bill Gates, cofundador de la Fundación Bill y Melinda Gates y fundador de Microsoft, dice que eso no es suficiente para revolucionar realmente el suministro de energía y reducir significativamente las emisiones de carbono.

Así, el hombre más rico del mundo está actuando en concordancia con sus palabras, recogiendo dinero de sus compañeros multimillonarios en la Coalición de Energía Breakthrough, una iniciativa formada en 2015. Sus intenciones son financiar ideas innovadoras vinculadas a la energía, como convertir aire y sol en combustibles de alto contenido energético, usar cometas (papalotes) para aprovechar la energía de los vientos a gran altura, o crear un reactor nuclear que no se funda.  

Su financiación no es del todo altruista. Después de todo, si este dinero puede ser lo suficientemente paciente, sustituir y ampliar la infraestructura mundial de energía podría significar billones de dólares. La Coalición de Energía Breakthrough, junto con un esfuerzo internacional conocido como Misión Innovación (Mission Innovation), está enfocada a hacer que ese dinero paciente llegue a valer al menos $20.000 millones. Scientific American conversó con Gates en la ciudad de Nueva York sobre su visión del futuro de la energía.

[A continuación, una transcripción editada]

¿A qué se refiere con milagro energético?

La gente puede tener una definición más fuerte de ese término que yo. Es decir, yo considero que una computadora en un chip es un milagro. La Internet es un milagro. El teléfono móvil es un milagro. Están llegando grandes avances científicos —de impacto amplio e inesperado—, y lo hacen a un ritmo más rápido que nunca. Si podemos conseguir [energía] a un costo sensiblemente menor que los hidrocarburos, completamente limpia y con la misma fiabilidad, yo consideraría  eso un milagro.

Mi predicción es que en los próximos 15 años habrá una alta probabilidad de lograrlo. Cuando uno tiene alrededor de una docena de caminos [tecnológicos] —todos los cuales tienen más de 20% de posibilidades (de ser exitosos), al menos para mí —, si uno obtiene I+D, si hace las cosas guiadas por la demanda e incluye las grandes cosas [que han hecho los gobiernos], como el crédito fiscal a la producción y a la inversión, el Portafolio Standard Renovable —con muchas decenas de miles de millones de dólares solo en EE.UU.—, entonces usted está inclinando la balanza de las probabilidades hacia el lado de lograr una sorpresa muy positiva.

El gráfico muestra los distintos tipos de energíaque utiliza el mundo (gas, petróleo, carbón, nuclear, hidroeléctrica, biocombustibles tradicionales y otras fuentes renovables) y el porcentaje que han representado a lo largo de las décadas.                                                     

Hemos escuchado acerca de sus esfuerzos en fisión nuclear, pero también habla de combustibles solares y lo que en Scientific American llamamos combustión inversa, que es convertir el CO2 nuevamente en combustible, de la forma que lo hacen las plantas. ¿Por qué se destaca eso? La energética no parece ser tan buena.

La naturaleza muestra que se puede hacer. La razón por la que me gusta esa en particular, bueno, en parte es porque me agrada el profesor Nate Lewis [del Instituto de Tecnología de California], que trabaja en esas cosas. Él me mostró que él está dentro de un factor de 100, que es un camino muy, muy largo, pero pueden hacer cantidades minúsculas [de energía]. Eso no garantiza que puedan lograrlo, pero si quiere un ejemplo de algo que debería obtener el doble o el triple de la cantidad de I+D que tiene hoy, yo diría que es eso. No solo ese laboratorio, si no varios laboratorios que desarrollan enfoques ligeramente diferentes y competitivos.

La belleza de esto es que un hidrocarburo líquido, como por ejemplo la gasolina, es realmente un portador mágico de energía. Uno lo pone en un tanque de acero. Se queda allí por períodos arbitrarios. Tiene una densidad [de energía] que sigue siendo un orden de magnitud mejor que la mejor batería que podemos hacer hoy. Es increíble.

Almacenar el gas natural no es tan fácil como una sustancia líquida, pero podemos almacenarlo bastante bien, tanto líquido o en su forma gaseosa. Las plantas de energía de gas natural para los picos de demanda de electricidad, si no se tiene limitaciones de emisión de carbono, son realmente algo casi milagroso.

Esas cosas son de verdad muy, muy baratas. Y solo si las baterías de flujo o de aire comprimidos fueran súper, súper exitosas, podrían incluso estar en ese orden de magnitud de súper, súper-altas cantidades de energía. La mayoría de las tecnologías de baterías tienen un escollo al jugar un papel dentro de la red eléctrica, que es diferente al de un papel en el transporte, donde escalarlas a un factor de dos o tres probablemente permitiría convertirlas en un producto masivo.

¿El milagro de energía no ocurrió ya con la revolución del fracking? Y si simplemente hacemos la captura y almacenamiento de carbono (CAC) bajo tierra, o en cualquier lugar aparte de en la atmósfera, entonces, ¿lo hemos logrado?

Bueno, la CAC es difícil de hacer. Lo único que nunca se puede decir sobre la CAC es que hará que la energía sea más barata de lo que es hoy. Recuerde, mi ingreso inicial al problema de la energía no es tanto por el clima, aunque creo que eso es súper importante, si no que fue para intentar hacer energía barata. Porque cuando digo que quiero más fertilizantes para África, más luz en la noche y vacunas refrigeradas para África, todo eso tiene que ver con el precio de la energía.

La gente dice “oh, hay escasez de agua”. Otra forma de decir esto es que la energía es demasiado cara, porque convertir esta cosa que hemos llamado océanos en agua limpia es una cuestión de pagar la desalinización y el bombeo. Por lo tanto, en cierto sentido no hay una escasez de agua. Es solo que el precio del agua, en base a un determinado precio de la energía, significa que la agricultura en el Medio Oriente, en el norte de China, es poco rentable.

  Entonces, sí, el fracking es algo increíble. Es una mezcla de I+D del gobierno, actitud emprendedora y la revolución digital, por supuesto, que está jugando un lindo papel en todas estas cosas. (Es) esa capacidad de tomar datos sísmicos o del magnetómetro, todos estos datos diferentes, para comprender las diversas capas geológicas y por lo tanto decir “bueno, creo que este depósito probablemente se extiende hasta allí”, y controlar todo para ser precisos. La parte de la tecnología de la información (TI) nunca debe ser subestimada. Las personas tienden a dar eso por sentado. Pero la industria del petróleo no tenía la magia de los grandes datos, y ahora la tiene, y los sensores que le permiten ingresar todos esos datos también se han vuelto dramáticamente mejor.

Y, definitivamente, creo que debemos continuar el avance con la CAC. Para garantizar que permanezca en el suelo —es probable que solo una entidad gubernamental pueda asumir esa responsabilidad, y estar presente para garantizar su calidad— se debe tener la regulación adecuada. Se deben encontrar las estructuras geológicas correctas y luego entender cuáles son los costos energéticos y monetarios para la CAC. Alguien debería haber hecho un proyecto de CAC a gran escala, tanto con un alto porcentaje de recuperación frente al carbón como frente al gas natural.

Debido a que la CAC es cara, ¿podemos esperar que todos los países intenten usarla?

No está claro lo que uno haría con India. En los próximos 40 años India será un consumidor de energía suficientemente grande que no es posible darle un pase libre. A África Subsahariana —que en el peor caso en los próximos 40 años representará 4% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero— se le puede dar un pase y decir, “pueden obtener energía de cualquier modo, si es gas natural, carbón, gasolina, lo que quieran... ustedes son un pequeño porcentaje y sus emisiones por persona son esencialmente cero”, dejando a un lado el uso del suelo y la ganadería, que es una zona complicada. Incluso así, no llegarían a nuestros niveles de efecto invernadero hasta el final del siglo, aún si van a toda velocidad con sus actuales planes basados en el carbón.

Luego, quizás hay algún tipo de captura de CO2 del aire que proviene de los países ricos, que no deberíamos asumir que se convierta en algo económico. Hay gente, incluida alguna que yo financio, que está trabajando en eso. Pero el costo por tonelada recuperado está en el rango de más de $100, y deben bajarlo al rango de $20 a $30 antes de que puedan empezar a decir “bien, ahora multipliquemos eso por 36.000 millones [de toneladas métricas de CO2 emitidas anualmente] y pensar si debemos hacer esto o no”.

Emisiones globales de dióxido de carbono a partir de combustibles fósiles.

Para mí, India es una especie de paradigma, porque tienen este imperativo de que las mujeres no respiren el humo y que las personas puedan tener fertilizantes. Los imperativos de darle a ellos lo que nosotros damos por sentado es que, probablemente, van a vivir una vida con cinco veces más consumo energético, lo que todavía les dejaría en menos de un tercio de EE.UU., incluso algo por debajo de Europa. Deberían usar más energía.

Pero usted puede hacer una salvedad y decir, “bien, a los países pobres aún se les permite emitir”. Sin embargo, en general, cuando hablamos de energía, nos referimos al hogar, la fábrica, la oficina, el transporte.

Autos, carbón y ganado.

Sí, fábricas también. No sé si usted vio este libro Sustainable Materials with Both Eyes Open? (Materiales sustentables con ambos ojos abiertos).

Simplemente recorre el acero, la madera, el plástico, el papel, el aluminio, cuánto necesitaremos en futuro, y qué tipo de mejoras en los procesos reduciría la intensidad energética. Y termina teniendo que decir “bueno, tienen que empezar a reutilizar cosas”. Fue un gran libro, porque enseña que cuándo una refrigeradora es “obsoleta”; en realidad, son las partes de plástico que están sucias y feas y necesitan ser reemplazadas. Las partes metálicas no están agotadas de ninguna manera.

Básicamente usted dice que podría ser reusada.

El libro pone el foco en que reusar tiene un beneficio más fuerte en términos de uso inteligente de energía que reciclar. Porque reciclar, en el caso de metales, implica fundirlos nuevamente, y entonces usted está usando casi la misma cantidad de energía, aunque en el caso del aluminio, quizás la mitad. En el mundo digital, se es capaz de etiquetar todo: quién lo hizo, qué aleaciones tiene, cuándo fue fabricado, e incluso algún día poner sensores para conocer el grado de fatiga. Es algo grande. Ambos ojos abiertos significa que no se puede simplemente tomar el proceso de fabricación del metal y optimizarlo. Hay que mirar el diseño completo y reutilizarlo como una cosa de materiales en sociedad para así llegar a estas reducciones drásticas.  

Además de la combustión inversa, ¿qué le da esperanza de la producción de energía más eficiente y con menor nivel de carbono? ¿Cuáles son algunas de las otras vías?

Bueno, tengo una tonelada de dinero, no como un porcentaje, en una empresa llamada TerraPower, que está haciendo tecnología de reactores nucleares de cuarta generación. Puede específicamente ser una solución; es una gran, gran compañía, gracias a la simulación por computadora.

Construimos un software —que con las supercomputadoras de hoy no debería ser demasiado sorprendente— con el cual simulamos la fatiga del material [del reactor]. Podemos lanzar un maremoto contra el reactor. Podemos someterlo a un terremoto de nivel 10 en la escala Richter, o a (la erupción de) un volcán. Hemos probado más diseños de energía nuclear en esa única empresa que en toda la historia de la humanidad en su conjunto.

El software es impresionante, y hacemos todas estas pruebas para asegurarnos de que sea correcto. Tenemos materiales del último reactor rápido de EE.UU., que tienen algo de bombardeo de neutrones, pero luego los ponemos en otro reactor, hacemos radiación adicional y luego nos fijamos en estas cosas y vemos qué pasa con la estructura cristalina. Pensamos que realmente entendemos cómo hacer acero que no se [degrade].

El almirante Hyman Rickover (considerado el padre de la marina de guerra nuclear de EE. UU.) decía que los mejores reactores son siempre los reactores de papel, podríamos actualizar diciendo que los aún mejores reactores son los reactores computarizados. Todo cambia cuando se ponen en marcha. ¿Usted anticipa que será capaz de superar esos desafíos, y hacerlo rápidamente? Parece demasiado lento.

No quisiéramos depender de TerraPower. Necesitamos 12 caminos, cinco empresas por camino. Necesitamos al menos 60 TerraPowers. Doy la cara por TerraPower porque la misión fue la seguridad inherente basada en la física, no hay humanos, no hay botones, no hay entrenamiento —es economía superior; reducción de los residuos de un factor de más de 10; fuerte antiproliferación— y no nos quedamos sin uranio. En el papel, ellos han cumplido su misión.

La idea, en sociedad con China o algún otro país, es: si todo sale bien, (pedirle a ese socio) ¿puede construir la planta piloto para 2024? Y luego tener seis años de experiencia operativa para que en 2030 se le pueda decir al mundo: “Construyan tantas de estas como quieran. Todas las nuevas iniciativas nucleares deberían ser estas, y las nuevas iniciativas nucleares deberían representar un porcentaje alto de la energía nueva o de reemplazo”. Esa es la posibilidad, pero tenemos que lograr que la planta piloto sea construida y que se apruebe. Debe trabajar súper bien. Los marcos de tiempo no pueden estirarse demasiado. Es un operador serio y —desde mi punto de vista posiblemente sesgado—en la categoría de la fisión nuclear no conozco muchos otros participantes de los que uno pueda decir: “Bien, si logra ir del papel a lo real, entonces esta es una contribución significativa a la energía barata, y a (solucionar) el calentamiento global, un problema increíble”.

Puedo entender que eso funcione para India, pero no parece que pueda hacerlo en muchos países africanos, porque no tienen la red eléctrica para soportar el reactor de TerraPower.

Siempre ha existido una cosa llamada central nuclear flotante [básicamente, una planta de energía nuclear en un barco]. Ahora mi credibilidad caerá, pero el océano es bastante mágico [para hacer frente a los desafíos de la energía nuclear, como la seguridad o la refrigeración].

¿Pero qué pasa en un país como Chad, que no está cerca del océano?

Tiene razón. Vamos a tener que llevar a ese bebé al lago Chad; los países sin costa siempre son difíciles.

Sin embargo, no se trata solo de los países sin costa, son también los países pobres, e incluso los países ricos.

Una de las interesantes simulaciones que estamos haciendo ahora es para ver si se puede construir una red de corriente continua de alto voltaje sin hacer que el costo de la energía sea muy alto. Si suponemos que tenemos esa red mágica, y diversificamos las fuentes de energía —como el viento de California, o el de Washington– varias cosas ganarían en ese modelo: se puede obtener hasta 80% [de electricidad a partir de recursos renovables], algo a lo que siempre he sido escéptico y no me parece intuitivamente correcto, pero los modelos son bastante claros. Entonces hay un 20% que está sin resolver –asumiendo que el precio de la eólica y la solar baje bastante, si se puede extender la curva de aprendizaje actual en la energía solar eso llega a ser bastante bueno–.

Algo que es genial es que cerca del 25% del tiempo hay más energía de la que se necesita. Necesitamos un nuevo tipo de consumidor, que se llamaría el consumidor “yo puedo usar la energía intermitente”. Es necesario un perfil en el que el costo de capital sea muy bajo, y el costo de la energía en su ecuación sea muy, muy alto, de modo que desplacen a las plantas que obtienen energía las 24 horas.

Quizás alguien obtenga una solución de calor de reemplazo o algo así, pero sería interesante pues habría dos precios. Estaría el precio de energía por 24 horas, y también el precio especializado significativamente más bajo, el cual, a través de la red mágica se podría enviar esencialmente a cualquier parte.Cualquier cosa que quiera fabricar: fertilizantes, acero, aluminio, elaborar hidrógeno,  hidrocarburos, electrocombustibles; si obtiene el precio lo suficientemente bajo, quién sabe qué tipo de hallazgos estarán allí. Luego puede fabricar electrocombustibles [usando microbios u otros medios para convertir electricidad en combustibles líquidos].

Y después eso lo exportamos a África para resolver su problema.

Exactamente. Mientras más intercambiable y flexible se logre que sea la energía, más fáciles de solucionar son los problemas. En aviones, es difícil superar a los hidrocarburos líquidos. Pero ese es un pequeño porcentaje de todo el consumo de energía. Es lo suficientemente pequeño como para que algunos biocombustibles o modelos del tipo de electrocombustibles, o alguna cosa que capture (el carbono) , aunque costosa por tonelada, pueda contrarrestar esa pieza (del rompecabezas).

El uso de la tierra y el ganado es complicado, y se está dedicando menos a (solucionar) eso  de lo que uno querría.

Suena como que el milagro energético que necesitamos proviene de poner las cosas en acción. Tenemos todas estas opciones. TerraPower puede ser una. Hay paneles solares que cruzan EE. UU. de lado a lado. Necesitamos más baterías por ahí. ¿Es la puesta en acción el milagro que estamos buscando?

No, no. Solo haga la ecuación de cuánto ponemos en la demanda de energía limpia —y observe Alemania, Japón, EE.UU.— y haga las cuentas para el Portafolio Standard Renovable y cosas por el estilo. Es engañoso. Luego, observe cuánto, incrementalmente,  ponemos del lado de la oferta. ¿Alemania aumentó su presupuesto en I+D cuando compró algo de la energía solar que está en uno de los lugares más extraños del mundo para poner este tipo de energía? ¿Qué lograron al final? En mi opinión, ha habido un desequilibrio respecto a la financiación del lado de la demanda. Amo todo eso, y por supuesto es necesario hacer ambas cosas.

Hay desafíos en la puesta en acción, pero no lo hay en el caso de los vientos de gran altitud. Si hay algún camino para la fusión, si hay uno para combustibles solares .... El problema de Nate Lewis no es un problema de puesta en acción. Su problema es de investigación básica, conocimiento de los materiales.

Dejando la energía a un lado, estamos a punto de entender las aleaciones y los catalizadores sobre una base racional. Cuando usted hace referencia al presupuesto en I+D de energía, no es solo “bien, esto únicamente es útil para un tipo de energía”. Esto es realmente ciencia básica de los materiales. ¿Por qué tenemos que seguir reparando carreteras y puentes? Vamos, es hora de crear algo que elimine ese costo constante o que al menos lo reduzca.