La gestión de los recursos hídricos es uno de los desafíos más acuciantes a los que se enfrenta actualmente la humanidad. Aunque ha sido una cuestión clave desde el surgimiento de las primeras civilizaciones, que lo hicieron precisamente en las cuencas de grandes ríos como el Tigris y el Éufrates (en Mesopotamia que significa literalmente 'entre ríos') o el Nilo en el caso del Antiguo Egipto.

La importancia del agua se ha mantenido como una constante atemporal por motivos obvios; si bien han variado sus vías de obtención, y añadido también usos que van más allá de las originarios de beber, poder irrigar cultivos o contar con vías fluviales para el transporte. Al tiempo que el control de los recursos hídricos se convertía en un asunto de máximo interés geopolítico, aunque habitualmente se preste más atención mediática a otros como los hidrocarburos.

El primer problema radica en la escasez, ya que de acuerdo a Naciones Unidas desde el siglo XX el consumo aumentó el doble con respecto a la tasa de crecimiento de la población global (con un incremento particularmente significativo entre 1950 y 2010 según datos de Our World in Data), y cada vez más zonas del planeta tienen carestía crónica de agua. Algo que se acentúa por la distribución irregular del recurso, la contaminación, los sistemas de tratamiento poco eficientes que lo desperdician y una gestión poco sostenible.

A resultas de todo ello, sin necesidad de irse a las zonas más pobres del planeta, se pueden producir crisis en el abastecimiento de agua como la que padeció recientemente Montevideo, donde se conjugaron periodos prolongados de sequía con graves deficiencias en la red de suministro para provocar una situación de auténtica emergencia, con embalses que llegaron a estar a tan solo un 2% de su capacidad, lo que comprometía el propio consumo humano.

Problemas de las soluciones disponibles para la gestión de la escasez hídrica

La disposición de mejores infraestructuras hídricas, la digitalización y el uso de sistemas de Inteligencia Artificial pueden evitar fugas innecesarias y optimizar la gestión del agua, pero no bastan para paliar su escasez.

Un déficit hídrico para el que tampoco ofrecen unos resultados plenamente satisfactorios viejas soluciones como las plantas de desalación de agua marina, por su alto consumo energético asociado a una gran huella de carbono, y la generación de desechos como la salmuera. Mientras que otras opciones como los megatrasvases entre regiones se han demostrado inviables, desde por el coste desorbitado que tienen estas infraestructuras que se extienden a lo largo de grandes distancias, hasta por las tensiones interterritoriales que provocan. Por no hablar de todo lo que pueden suponer a efectos medioambientales…

Aprovechamiento del agua atmosférica

La utilización directa del agua de la atmósfera entrañaría igualmente diversos problemas, que de hecho están tratando de sortearse por diversas vías de investigación.

Un indudable punto a favor de explorar esta vía es la disponibilidad, ya que el agua dulce atmosférica totalizaría el 0,04% de la existente en el planeta, que aunque parezca una cifra ínfima es mucho mayor que la que aportan los ríos (0,006%), correspondiendo la mayor parte de la disponible a los acuíferos y en menor medida a los lagos.

Pero los expertos tradicionalmente han señalado que en zonas sin altos índices de humedad en el aire, se requería una cantidad de energía desorbitada para poder captarla.

Mientras que otras variantes de condensaciones de agua atmosféricas que se han barajado como la procedente de la niebla resultarían igualmente problemáticas por la impregnación de contaminación. Si bien, en la actualidad hay en marcha investigaciones como la de Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH) para desarrollar sistemas de malla que permitirían tanto la recolección como la purificación del agua.

Asimismo, destacan otras investigaciones en la línea de aprovechar la humedad del entorno, como la de un grupo de científicos de la Universidad de Waterloo dirigido por el profesor Michael Tam, que ha desarrollado un sistema que imita el comportamiento de una tela de araña, que no solo sería altamente eficaz para la captura de presas (mayormente insectos) sino también para captar el agua esencial que el arácnido necesita para sobrevivir.

La tecnología que ha logrado generar agua en el Valle de la Muerte

Si hay una tecnología prometedora para la extracción del agua atmosférica esa es sin duda la que ha creado un proyecto de investigación conjunto liderado por Omar M. Yaghi y Woochul Song, de las universidades de Berkeley en California y Postech en Corea del Sur.

Estos investigadores han demostrado la viabilidad de generar agua en la atmósfera del Valle de la Muerte en California, una de las zonas más áridas y calurosas del planeta, cuya humedad relativa es inferior al 7%, y que este verano ha llegado a alcanzar temperaturas de hasta 55 Cº (aunque su récord registrado de temperatura es 56,7 Cº en 1913).

Para conseguir este hito se han servido de unos sistemas innovadores conocidos como MOFs, que son estructuras de metal-orgánicas que destacan por su porosidad, al estar compuestas de orificios de tamaño microscópico (de 1 o 2 nanómetros de tamaño). Además, están dotadas de superficies superiores que tienen propiedades absorbentes para capturar el vapor de agua atmosférico.

Así, el dispositivo desarrollado recolecta la humedad de la atmósfera durante la noche, que después es condensada a lo largo del día mediante la exposición a la luz solar ambiental para transformarla en agua líquida potable.

A diferencia de recolectores MOFs precedentes, este incorpora un diseño cilíndrico, lo que permite alinear el aérea de la superficie del dispositivo con la trayectoria del sol, para maximizar el aprovechamiento de la luz solar ambiental diurna.

En agosto de 2022 el recolector logró captar en pleno corazón del Valle de la Muerte 210 gr de agua por kilogramo de MOF, doblando las cifras conseguidas por dispositivos anteriores. Además, lo hizo sin producir huella de carbono, al emplear exclusivamente la luz del sol sin recurrir a otras fuentes adicionales, por lo que resuelve precisamente el problema que veíamos del alto consumo energético requerido para la extracción de agua atmosférica cuando no se dan unas altas condiciones de humedad.

La paradoja de Jevons

Por su capacidad para generar agua en condiciones extremas y su sostenibilidad supondría una tecnología muy prometedora para paliar la escasez de agua en las regiones áridas. Pero hay expertos que ponen en duda la viabilidad de cualquier solución tecnológica, sobre la base de la paradoja o maldición de Jevons.

William Stanley Jevons fue un economista británico del siglo XIX que planteó que la mayor eficiencia en la gestión de un recurso no aboca a un menor consumo, sino a una explotación mucho mayor, algo que demostró poniendo como ejemplo que el avance tecnológico en la eficiencia de las máquinas de vapor multiplicó su número, y por consiguiente aumentó exponencialmente el uso de carbón.

Esta contradicción está muy relacionada con el concepto de demanda inducida, que explica otras paradojas como que la apertura de más carriles de circulación aumente la densidad del tráfico en vez de disminuirla.

Además, estas tecnologías de extracción son todavía muy experimentales, y tampoco se perfila un horizonte definido de implantación generalizada, cuando hay zonas del planeta con gravísimos déficits de agua que se harán más críticos con la explosión demográfica. Por ello, los expertos insisten en la necesidad de invertir en infraestructuras y recursos que permitan optimizar la gestión, así como asegurar el abastecimiento, la depuración y el saneamiento.

La Inteligencia Artificial también ofrece muchas posibilidades en un ámbito clave como el de la energía, empezando por la propia mejora de la gestión de los recursos energéticos, que tan importante es a efectos medioambientales.

Si bien, cabe destacar igualmente que la implantación de los sistemas IA para su uso masivo plantea sus propios desafíos energéticos, debido al consumo de los centros de datos que alojan los servidores por los que corre la Inteligencia Artificial, o los requerimientos del proceso de fabricación de los chips necesarios para que funcione.

En este post vamos a abordar ambas caras de la moneda, comenzando por las aplicaciones prometedoras que ya perfila:

Optimización de la producción y distribución de energía

La IA puede ayudar a optimizar la producción de energía en tiempo real, modulando las cargas y cómo se distribuyen de acuerdo a la demanda existente en cada momento. Algo muy valioso para fuentes de energía renovables que como la solar o la eólica tienen el problema de la intermitencia, al depender de las condiciones meteorológicas existentes.

Además, el despliegue de redes eléctricas inteligentes o Smart Grids permite un análisis instantáneo de datos de todos los puntos de la red, a lo largo de la cadena completa que va desde la generación inicial hasta el consumo final, para gestionar la distribución de energía de manera más adaptativa, flexible y eficiente.

Estas capacidades abren la puerta a las Smart Cities del futuro, un nuevo modelo de ciudades inteligentes, que en el ámbito energético se beneficiarían de una red de distribución capaz de aprovechar los excedentes generados en un punto para llevarlo a otro.

Por ejemplo, si una zona residencial produce un exceso de energía solar durante las horas de máxima insolación que coinciden con el horario laboral y lectivo, esta energía sobrante podría redirigirse automáticamente a zonas industriales, comerciales o turísticas que estén consumiendo más energía en ese momento. Con ello, no solo se optimiza el uso de la energía, sino que se reduce la dependencia de fuentes no renovables, haciendo que las ciudades sean más sostenibles.

Además, la IA puede mejorar la inmótica de los edificios y la domótica de las viviendas a todos los niveles. En lo que respecta a la gestión energética eficiente, sería factible regular la climatización de forma mucho más precisa con base al análisis de un amplio espectro de datos (que vayan más allá incluso de los climáticos y ambientales), para que en vez de gestionarse automáticamente con el cumplimiento de unas pocas condiciones (por ejemplo temperatura y humedad) integre muchas más variables para microajustar el funcionamiento. La importancia de esto trasciende el ahorro en el consumo de un inmueble individual, si pensamos a escala global, en la suma de millones de edificios y casas.

Mantenimiento predictivo de infraestructuras energéticas

Asimismo, los algoritmos IA pueden hacer una contribución esencial al mantenimiento de las infraestructuras energéticas.

Mediante el análisis de datos procedentes de sensores que cubran todos los puntos críticos de las instalaciones es posible desplegar un sistema predictivo altamente eficaz, que sirva para anticipar fallas o necesidades de mantenimiento, y poder hacer intervenciones preventivas en generadores, transformadores, turbinas…

Así, se adoptarían las medidas precisas antes de que se produzcan problemas que obliguen a paradas, y por tanto se comprometa el abastecimiento energético continuo desde estos nodos, que son los principales de toda la red. Sin obviar el ahorro por el mayor coste económico que siempre tienen los trabajos de mantenimiento correctivos con respecto a los preventivos.

Adicionalmente, los sistemas IA puede aplicarse para mejorar la seguridad de estas instalaciones altamente sensibles, con el objetivo de monitorizar constantemente sus datos para verificar que las condiciones resulten las adecuadas, y poder detectar de manera temprana posibles riesgos y amenazas antes de que se materialicen.

Soluciones para un problema esencial de la transición energética

La transformación en clave verde plantea también sus propios retos medioambientales, sin ir más lejos en la sostenibilidad de las baterías necesarias desde para el funcionamiento de los coches eléctricos, hasta para la acumulación energética en los propios sistemas fotovoltaicos destinados el abastecimiento de hogares, industrias, comercios, edificios públicos, comercios, etc.

Hasta ahora, estas baterías se han fabricado en litio, un material con un proceso de producción muy contaminante, por lo que se han explorado otras alternativas como el sodio, que pese a sus potencialidades tiene el inconveniente de ofrecer una densidad energética más baja que las baterías de iones de litio. Al tiempo que si bien no plantea problemas de extracción dada su abundancia sí que lo hace para el reciclaje. Por no hablar de que todavía haya que resolver desafíos tecnológicos para que suponga una opción viable.

De ahí, la necesidad de prospectar otras soluciones. Un proyecto conjunto entre Microsoft y el Pacific Northwest National Laboratory (PNNL por sus siglas en inglés) ha sido capaz mediante un método que combina IA y computación de alto rendimiento (HPC) de evaluar una lista de 32 millones de materiales inorgánicos candidatos, para detectar 18 prometedores en tan solo 80 horas, acelerando unos tiempos de investigación que para las capacidades humanas hubiesen supuesto varios años.

Otros beneficios medioambientales que puede aportar la IA

Al margen de los aspectos energéticos, los sistemas de Inteligencia Artificial puede realizar otras contribuciones al cuidado del medio ambiente, ya que están demostrando tener una valiosas aplicaciones en la predicción, prevención y alerta temprana tanto de desastres meteorológicos como de incendios forestales.

Algo similar ocurre con el cuidado de la biodiversidad o la protección de los océanos, gracias al análisis de datos recogidos por satélites que permiten desde detectar microplásticos hasta elaborar modelos para averiguar el impacto de fenómenos asociados a las emisiones de carbono o el cambio climático.

La anticipación de escenarios con base a simulaciones que atienden a la evolución de una ingente cantidad de variables, ha dado lugar a lo que se conoce como Digital Twins, o gemelos digitales, replicas que a día de hoy se están desarrollando para estudiar extensiones acuáticas con problemas medioambientales, como es el caso del Mar Menor en Murcia.

En este sentido, los gemelos digitales funcionarían de manera similar al modelado 3D del software BIM, que recrea futuros edificios de acuerdo a toda una serie de parámetros constructivos, con la diferencia que los Digital Twins incorporan dinámicas en tiempo real y simulaciones interactivas que permiten no solo visualizar, sino también predecir y gestionar cómo se comportarán los sistemas (en este caso ecosistemas) en diferentes escenarios.

Los desafíos medioambientales de la IA

Como hemos visto, la Inteligencia Artificial puede ofrecer una ayuda decisiva a la transformación energética y la conservación medioambiental.

Pero junto a los beneficios evidentes hay problemas a resolver, en un ámbito tan crucial como el propio consumo de energía.

La implementación a escala masiva de los sistemas de Inteligencia Artificial implica dar soporte a un volumen ingente de datos, alojados en hardwares y dispositivos físicos de unas infraestructuras como los data centers, que consumen mucha electricidad y tienen unas necesidades especiales de refrigeración.

Así, aunque se está abordando cómo hacer estos centros de datos más sostenibles y tratándose de desarrollar un modelo de green data centers, lo cierto es que hay un serio problema con la necesidad de escalar el número de estas infraestructuras, para el despliegue masivo de la IA pero también del Internet de las Cosas, sustentado precisamente en el intercambio de información entre todo tipo de dispositivos.

De hecho, hay proyecciones que cifran que los data centers pasarán en 2030 a acaparar el 21% de toda la generación energética, desde el 3% que consumen en la actualidad.

A esto hay que sumar el alto coste energético de la fabricación de chips para la Inteligencia Artificial, y que las GPU gráficas que se están utilizando ahora mismo en los servidores para que corra la IA tienen unas necesidades especiales, tanto de alimentación eléctrica como de refrigeración por el calor que disipan.

De ahí, que se estén explorando tanto soluciones específicas, que serían los sistemas de refrigeración líquida para el calor de las GPU, como más generales, que permitan que las infraestructuras de data centers sean más sostenibles.

Incluso, ampliando la perspectiva, se están investigando nuevas fuentes de energía alternativas, por ejemplo el uso de reactores nucleares de fusión con fines comerciales, algo que en lo que es pionera Helion Energy, impulsada precisamente por Sam Altman, y que también acaba de cerrar un acuerdo con Microsoft para la adquisición de su energía.

Hay que valorar que al tratarse de fusión y no de fisión tiene unos riesgos significativamente menores que las centrales nucleares actuales; debido a que al no producirse reacción en cadena se reduce el peligro de grandes accidentes, y tampoco se generarían residuos radiactivos, dado que los desechos serían isótopos ligeros de helio que no lo son.

Aunque el reto que enfrenta esta compañía y otras que están en la carrera, como la canadiense General Fusion en la que ha invertido Jeff Bezos, es alcanzar la energía neta positiva, es decir que el reactor no solo debe ser capaz de auto-sustentar su proceso de fusión sin entrada de energía externa después, sino que además debe generar suficiente excedente energético para ser distribuido como electricidad.

De este modo, vemos que la IA tiene un impacto multidimensional a efectos energéticos, ya que ayuda a una mayor eficiencia y un abastecimiento más sostenible, pero precisa para su despliegue nutrirse de un volumen de energía descomunal, hasta el punto de poder acaparar un buen porcentaje del total que usamos a unos pocos años vista, como hemos tenido la ocasión de ver.

Por eso, se están investigando nuevas fuentes de energía al margen de las renovables, y unos de los principales impulsores y participantes en esa búsqueda son las propias compañías del sector tecnológico, muy involucradas en el desarrollo de la Inteligencia Artificial.

Alejandro Betancourt

 En este post, vamos a abordar un aspecto crucial que afecta de manera transversal a la mayoría de países del continente africano: el reto que supone la implantación de sistemas de aprovechamiento de las energías renovables para impulsar un crecimiento sostenible.

En una publicación anterior, ya apuntamos las oportunidades que ofrecían los planes de desarrollo energético desplegados sobre infraestructuras de renovables, o sustentados en gran parte sobre energías limpias, que por ejemplo permitiesen sacar partido al potencial hidroeléctrico de la riqueza pluvial, sin afectar a los ecosistemas y la biodiversidad de unos ríos que son vitales para la supervivencia de millones de personas.

Algo, para lo que vimos que resultaba fundamental adoptar enfoques como el Hydropower by Design, un modelo que se estaba implantando en países como Gabón y Guinea para planificar proyectos de energía hidroeléctrica, y en los que para maximizar la eficiencia energética y minimizar el impacto ambiental se tiene en cuenta cada aspecto, desde  en la propia construcción de las plantas hasta en su funcionamiento operativo.

Si ampliamos el foco, y nos vamos al potencial del conjunto de las renovables, las capacidades del continente para la generación de energía limpia serían inmensas. De hecho, estas se han cifrado en 2.000 GW tan solo en la región del África occidental, de acuerdo a un informe de Abu Dhabi Future Energy Company (Masdar) y PwC Middle East. Este estudio, también resalta que ese caudal energético podría cubrir buena parte de las necesidades de los habitantes del área, donde actualmente habría 220 millones de personas sin acceso a la electricidad, una cifra que se iría a los 600 millones en el conjunto del África subsahariana, según la misma fuente.

Captación de inversiones para el desarrollo de las renovables en África

El problema a la hora de encontrar financiación procede entre otras causas de la existencia de múltiples riesgos, y supone el escollo principal que lastra las oportunidades de desarrollo de las renovables en África, que traigan de la mano también la electrificación en las zonas que lo requieran.

Aunque pese a este complejo contexto están surgiendo ambiciosas iniciativas financieras muy prometedoras, que reúnen capital público y privado así como fondos para el desarrollo de diversas instituciones.

Tal es el caso, por ejemplo, de la anunciada en la primera Cumbre Africana sobre el Clima, celebrada en Nairobi en septiembre de 2023, bajo el impulso del Fondo de Abu Dhabi para el Desarrollo (ADFD), Etihad Credit Insurance (ECI), Masdar y AMEA Power, y que prevé invertir más de 4.000 millones de dólares en coordinación con la plataforma de inversión Africa50,creada por diversos gobiernos africanos y el Banco Africano de Desarrollo.

La iniciativa se enmarca dentro de Etihad 7, un proyecto de desarrollo de Emiratos Árabes que tiene como meta dotar para 2035 a 100 millones de personas repartidas por todo el continente de electricidad obtenida a partir de fuentes renovables. Con esta perspectiva, la previsión sería que ADFD y Etihad Credit Insurance pusiesen la inversión inicial (1.000 millones de ayuda financiera la primera y 500 millones de dólares la segunda en concepto de seguro de créditos), para atraer después a inversores privados.

En esta misma línea, a escala más pequeña, destacan asimismo iniciativas como la de la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID) y la Compañía Española de Financiación del Desarrollo (COFIDES, participada tanto por el estado como por diversas entidades bancarias), que han acordado impulsar un Programa de Apoyo a las Energías Renovables en el continente africano junto a la UE, que participaría a través del Fondo Europeo para el Desarrollo Sostenible.

El objetivo del plan es brindar acceso a energías renovables a unas 180.000 personas en el África subsahariana, residentes en zonas rurales o situadas en un área de transición entre el entorno rural y el urbano.

Para ello, se incentivará el despliegue de soluciones de generación mediante renovables de electricidad mini/off grid, esto es a pequeña escala, a través de una red de distribución local autosuficiente y autónoma de la general, la cual abastecería a hogares y empresas de un área determinada.

Para el desarrollo del plan, se prevé movilizar 28 millones del Fondo de Promoción del Desarrollo que gestiona la AECID, y más de 20 millones de cobertura del Fondo Europeo para el Desarrollo Sostenible (FEDS), que vendría de la mano de COFIDES. Cantidades a las que se sumarían 2 millones adicionales de la UE para asistencia técnica.

A esta inversión, se unirían también otros 40 millones de euros suplementarios de inversión privada, para hacer factible el despliegue de los distintos proyectos que contempla el programa.

De este modo, vemos como se trata de reproducir un esquema general de financiación público-privada, que sería similar al que analizamos para las inversiones en infraestrucuras estratégicas, en su caso mediante PPP's o Public-Private Partnership, que dan forma a acuerdos entre gobiernos, organismos y actores privados.

Este tipo de alianza en el ámbito energético parece igualmente fundamental, para tratar de revertir una tendencia tan negativa como que el continente africano solo concentre el 2% de la inversión mundial en renovables, cuando reúne más de 1.400 millones de habitantes, más del 17% de la población del planeta y con proyección ascendente.

Se calcula que el continente para cubrir sus necesidades energéticas de manera sostenible precisaría atraer una inversión de más de 60.000 millones de dólares anuales para 2030, orientados tanto al desarrollo de infraestructura para renovables, como de soluciones para la generación y la distribución de electricidad producida a partir de las energías limpias.

Los retos para poder atraer inversiones para el desarrollo energético

Durante la Cumbre Africana sobre el Clima referida, al margen de anunciarse iniciativas de inversión como la que hemos visto, también se pusieron sobre la mesa los problemas a solventar para poder atraer inversiones en el ámbito energético, particularmente si hablamos de actores privados.

Así, para mitigar los riesgos para los inversores, se hizo hincapié en la necesidad de ofrecer un marco normativo seguro, de eliminar trabas burocráticas, de mejorar la fiabilidad de los servicios públicos locales o del desarrollo de adecuadas infraestructuras logísticas y de transporte, aspectos todos ellos que ya abordamos en el post que dedicamos precisamente al reto de invertir en África.

Pero si bien hay que considerar los desafíos que plantea la inversión en el continente, también cabe valorar que los resultados pueden hacer que merezca mucho la pena, tal y como lo han demostrado las inversiones en el sector financiero de, por ejemplo, BDK Financial Group, para financiar desde grandes proyectos hasta a pequeñas y medianas empresas, e incluso a pequeños emprendedores mediante microcréditos.

Asimismo, el grupo ha apostado por invertir también en capital humano, capacitando y empleado a personal local familiarizado con la idiosincrasia cultural específica de cada zona. Precisamente la atención a esa diversidad supone un aspecto fundamental a la hora de realizar inversiones, ya que África encierra muchas realidades distintas, como explica en el siguiente video Vasco Duarte-Silva, director ejecutivo de BDK Group:

Además, BDK está realizado una contribución esencial a la implantación de la banca móvil en África, que es una solución primordial para el desarrollo financiero del continente, dado su papel dinamizador del tejido económico, por no hablar de lo que supone para los habitantes de zonas inseguras o con acceso difícil a servicios bancarios.

Al igual que la inversión en inclusión financiera ha dado sus frutos, otro tanto puede ocurrir con la de las renovables, con la vista puesta en una generación y distribución eléctrica limpia que llegue a todo el continente, para que se pueda cerrar también la brecha energética con respecto a los países más desarrollados.

ALEJANDRO BETANCOURT

Desde hace siglos está muy presente la idea del aprovechamiento del agua dulce de los ríos antes de su desembocadura en el mar, incluso en la actualidad, pese a que por nuestro mayor conocimiento medioambiental sepamos que no cabe hablar de desperdicio, ya que todo tiene su razón de ser para la conservación de los ciclos de la naturaleza, el equilibrio del medioambiente y la pervivencia de los ecosistemas.

La energía azul supone precisamente un hito en la vieja aspiración humana de aprovechar el agua fluvial, así como una nueva modalidad de renovable muy prometedora, aunque no sea tan conocida como la hidroeléctrica de los ríos, u energías de procedencia marina como la mareomotriz, a la que ya dedicamos una publicación sobre su relevancia en España.

¿Qué es la energía azul?

Tanto la mareomotriz que acabamos de mencionar como la eólica marina y la undiomotriz (producción de energía a partir de las olas del mar) suelen clasificarse también como energía azul, si bien en puridad esta sería exclusivamente la que se genera a partir del contacto entre el agua dulce y la salada por su diferencia de salinidad, debido un fenómeno que se conoce como osmosis, según el cual los líquidos con menor concentración salina tienden a fluir hacia los que tienen un mayor nivel de ella, lo que genera una presión traducible en energía capaz de alimentar, por ejemplo, una turbina.

Este proceso se da de manera natural en la desembocadura de los ríos, y puede ser inducido para la generación de energía renovable por tres vías distintas:

• Osmosis por presión retardada (PRO): se utiliza una membrana para equilibrar la concentración de sal de ambos tipos de agua, lo que provoca el aumento de la presión y por tanto el empuje hacia la turbina.
• Electrodiálisis inversa (RED): en este caso para separar ambos tipos de agua se emplean unas membranas especiales, específicamente preparadas para admitir el tránsito de iones de determinada carga en una de las direcciones, lo que produce un voltaje de energía eléctrica.
• Capacitive mixing o mezcla capacitiva(CapMix): este método sería el más experimental de todos, y consistiría en utilizar tanto en el agua salada como en la dulce dos electrodos similares para producir electricidad a partir de los iones presentes en ambos tipos de agua.

Las primeras investigaciones en el ámbito de la energía osmótica se remontan a 1954, cuando se estudió la viabilidad de extraer una fuente de energía de los procesos químicos resultantes de la mezcla de agua hídrica y marina. Pero no sería hasta la década de los 70 cuando se probó con éxito el método de las membranas equilibrantes, para aprovechar el proceso de osmosis por presión retardada. Y ya unos años más tarde, en 1977, se consiguió producir energía azul con electrodiálisis inversa mediante el uso de motor térmico.

En lo que respecta a las membranas, si bien existen modalidades capaces de restringir el tránsito de determinadas sustancias y permitir las de otras desde hace siglos, las preparadas para operar con iones o electrodos son fruto de desarrollos tecnológicos de la década de los 90 del siglo XX, y todavía continúan siendo un importante caballo de batalla a día de hoy, ya que se trabaja para que las celdas puedan generar un voltaje mayor y reducir su tamaño, algo que resulta muy importante como veremos un poco más adelante.

La gran ventaja de la energía azul con respecto a otras renovables

La energía azul es muy prometedora aunque se encuentre todavía en fase embrionaria a diferencia de otras renovables ya plenamente operativas, y ello obedece a que por sus características suple los problemas para un aprovechamiento continuado que ofrecen la solar, la eólica o algunas de los marinas, por el simple motivo de que no siempre luce el sol, hace viento o hay olas en el mar...

En cambio, los caudales provenientes de los ríos que desembocan en el mar sí que son constantes, y se dan en todos los países con costa (más del 43% de la población mundial vive en emplazamientos litorales), aunque evidentemente no todos destaquen por el caudal de su red hídrica.

Así, cuando hablamos de energía azul lo hacemos de una renovable que tampoco libera C02 en su generación como la solar o la eólica, pero que a diferencia de estas no está climáticamente condicionada, con lo que ello implica a efectos de disponibilidad continua.

Además, dado que todos los ríos del planeta desembocan en el mar la cantidad potencial de energía que se podría generar resulta inmensa. De hecho, se ha señalado que esta fuente de energía podría satisfacer el 40% de las necesidades mundiales, con base a un estudio de la Universidad Estatal de Pensilvania, que es ahora mismo el centro de referencia a nivel global para la investigación de la energía azul.

Precisamente en los laboratorios de esta universidad se han logrado conseguir membranas capaces de producir 12,6 vatios por m2, mezclando los sistemas que veíamos de electrodiálisis inversa y capacitive mixing, algo que ha supuesto un gran avance para las perspectivas de eficiencia de esta energía, ya que según estos guarismos una pequeña central podría bastar para proporcionar suministro a una población de 30.000 habitantes.

Con todo, estos resultados se han obtenido en condiciones de laboratorio, debiéndose aguardar al resultado que puedan arrojar los proyectos en entornos reales, donde se producirán fenómenos como el ensuciamiento de las membranas por las aguas residuales, o el paso de microcontaminantes orgánicos a través de las celdas de intercambio iónico.

Proyectos en marcha con energía azul

Los primeros proyectos exitosos con energía azul se desarrollaron en la década pasada en Japón, Holanda y Noruega, donde precisamente en la ciudad de Tofte se levantó la primera planta de energía osmótica del mundo.

Actualmente el proyecto más ambicioso que se está desarrollando en Europa es el de la Compagnie Nationale du Rhône en colaboración con Sweetch Energy, para construir en la desembocadura del Ródano una planta osmótica capaz de generar grandes cantidades de energía. Así, se espera que cuando la central esté operativa en 2030 sea capaz de producir 4 TWh de electricidad al año.

Para hacernos una idea de lo que supone esta cantidad, si tomamos como base que en España el consumo medio de electricidad por hogar es aproximadamente de 3,000 kWh (kilovatios-hora) al año, la energía azul que aportaría la central podría cubrir las necesidades de 1,33 millones de hogares, que son más de los que hay en una ciudad del tamaño de Barcelona con toda su área metropolitana.

Asimismo, también hay en marcha otros importantes proyectos en Europa para estudiar las potencialidades de los recursos de energía azul en la desembocadura del Danubio en el Mar Negro.

En España, si bien hay una Hoja de Ruta para el Desarrollo de la Eólica Marina y de las Energías del Mar impulsada por el Ministerio de Transición Ecológica, esta no contempla actuaciones específicas para proyectos con energía azul, al enfocarse en la maremotriz (generación de energía a partir de las mareas) y la undiomotriz (olas del mar), al margen de en la eólica marina, en la que el país es un referente a nivel mundial en cuanto a generación.

Aunque sí que hay una potente compañía española, Sacyr, que está liderando un importante proyecto europeo de energía azul renovable. Se trata de Life Hyreward, enfocado a la generación de energía renovable a partir de la salmuera remanente en el proceso de desalación, mediante una combinación del proceso de ósmosis inversa y del de electrodiálisis inversa o RED (Reverse Electrodialysis).

La primera fase experimental del proyecto se inició a finales de 2021 en la planta desaladora de Alicante, y está previsto que concluya en la primera mitad de 2025.

Retos de la energía azul

La generación de energía azul u osmótica tiene todavía varios desafíos importantes que resolver antes de poder ser viable a gran escala, pese a sus evidentes potencialidades y los avances que se han logrado en su investigación y desarrollo.

En primer lugar, todavía no se ha dado con una tecnología madura que evite el alto coste de producirla, ya que si para producir fotovoltaica o eólica basta con paneles solares y aerogeneradores, la azul requiere a día de hoy la construcción de una planta de salinidad.

Esto hace que en las estimaciones más optimistas el precio por megavatio duplique al de energías fósiles como el gas y el petróleo.

La clave radica en la reducción efectiva del tamaño de las membranas necesarias para los procesos de ósmosis. Actualmente, se está investigando la posibilidad de reducir los orificios de las membranas con nanotecnología para que iones del tamaño de un átomo puedan atravesarlas, lo que permitiría la viabilidad de instalaciones equiparables en cuanto a tamaño y coste a paneles solares o al menos a aerogeneradores, para evitar así tener que construir grandes plantas industriales en los estuarios de los ríos, que suponen una gran inversión en infraestructura, recursos, personal y mantenimiento que dispara el precio de producir cada megavatio, hasta el punto de hacerlo muy difícil de rentabilizar.

En definitiva, la energía azul ofrece muchas potencialidades por su carácter no dependiente del clima, en contraste con otras renovables predominantes como la solar o la eólica. Pero todavía, queda un importante trecho de desarrollo tecnológico para poder escalar su producción y hacer de ella una fuente energética viable, eficiente y rentable.

Alejandro Betancourt