Aún cuando no hay cifras reales respecto a las reservas mundiales de petróleo, es una realidad que hemos llegado a la etapa en que la creciente demanda ya supera la oferta, mientras que por otro lado los nuevos descubrimientos anuales de reservas están quedando por debajo de la creciente demanda. No se puede ignorar que el desarrollo de la actual civilización ha sido posible por la suerte de disponer de una fuente de energía barata y abundante, como ha sido la energía fósil y en particular la energía proveniente del petróleo. Pero más temprano que tarde, ello tiene que llegar a su fin. Como última posibilidad, otra vez tenemos que mirar hacia atrás y echar mano a algo que creíamos haber superado: el carbón.

Los depósitos aún son importantes, pero su utilización topa con el daño al medio ambiente: la emisión de gases invernadero que amenaza con el calentamiento de la Tierra. Fue en 1895 cuando el químico sueco presentó un trabajo en la Sociedad Física de Estocolmo, titulado: "La influencia del ácido carbónico en la temperatura del suelo", en el que argumentaba que la combustión de la energía fósil podría provocar un calentamiento global. Tenía razón y ahora lo estamos constatando.

El uso del carbón significa incrementar el efecto invernadero, ya que es el combustible más sucio. Para lograr la misma energía, su combustión produce el doble de dióxido de carbono que el gas natural y alrededor de un 30% más que la quema de petróleo.


El mercado del carbón

Aún en la actualidad el carbón representa una importante fuente de energía para muchos países del mundo. En Australia, que dispone de mucho carbón, su combustión está aportando el 50% de las necesidades energéticas del país y es además el principal exportador a países como Japón y Corea del Sur. China es el mayor consumidor de carbón del mundo y también el mayor exportador. En la India, actualmente el carbón aporta con el 60% de las necesidades energéticas del país. En Estados Unidos, donde las reservas de petróleo ya están cerca de agotarse, existen grandes reservas de carbón y dadas las circunstancias actuales, se siente muy tentado a incrementar su uso en los próximos años. Igual tentación es la de China e India que están pensando en triplicar la actual capacidad de producir energía a partir del carbón para el año 2020.


Mejorar la eficiencia

En la actualidad la mayor parte de las plantas energéticas en base a carbón, simplemente lo queman para producir vapor, el que a su vez mueve una turbina. El proceso es muy ineficiente, ya que sólo el 30% de la energía producida se convierte en electricidad. En cambio las plantas que usan gas natural, tienen una eficiencia del 60%.

La baja eficiencia es una de las razones, porque el carbón es muy dañino para el ambiente. "El último destino de cada átomo de carbón que se quema, es llegar a transformarse en dióxido de carbono", asegura Rod Judkins, director de los programas de energía fósil en el Oak Ridge National Laboratory en Tennessee. La única forma de disminuir la producción de C02 es mejorar la eficiencia, de modo que se logre obtener la misma cantidad de energía quemando menos carbón.

Si hay que quemar carbón, una alternativa para no dañar el ambiente por el anhídrido carbónico producido, es esconderlo y secuestrarlo en depósitos bajo tierra, lo que ya se está haciendo en algunas centrales eléctricas ("¿Será posible la energía fósil limpia?").

La otra posibilidad es tratar de incrementar la eficiencia energética. Hay dos formas de lograrlo. La primera es usar carbón pulverizado. En la actualidad en muchas plantas ya se usa el carbón pulverizado y con ello se ha conseguido mejorar la eficiencia incrementándola desde un 30% a un 33%. Muchos investigadores piensan que mejorando esta técnica se puede llegar hasta un 40% de eficiencia.

La segunda forma mas promisoria de incrementar la eficiencia, es la idea que ya se viene elucubrando desde hace 40 años: la "gasificación" (figura 1). Ella consiste en que se quema el carbón en forma parcial para crear un gas, que luego se puede quemar en una turbina a gas. El proceso de gasificación se ha usado desde hace mucho tiempo en las plantas petroquímicas para convertir el carbón en productos químicos más valiosos. Pero ahora se está usando cada vez más en las plantas generadoras eléctricas, en los procesos que se llaman de "ciclo integrado de gasificación combinada" (IGCC, la sigla en inglés).

El principal beneficio del IGCC es que permite usar dos tipos de turbina simultáneamente. Primero, a través de las brasas de carbón se hace pasar vapor presurizado de aire u oxígeno, más vapor de agua e hidrógeno, como el efecto que se produce al succionar un cigarrillo aspirando por uno de sus extremos. El aire y el vapor reaccionan con los hidrocarbones en el carbón, para producir "signas", una mezcla constituida principalmente por monóxido de carbono e hidrógeno. Luego se limpia el signas y se quema en una turbina a gas para producir electricidad directamente (figura 1). Mientras tanto el calor de este proceso se usa para hacer vapor, lo que hace funcionar una segunda turbina a vapor en forma usual. De esta forma la energía de la quema de carbón hace dos trabajos en lugar de uno.

Ya existen cuatro plantas comerciales IGCC en el mundo. Dos en Estados Unidos, una en Holanda y otra en España. Todas ellas fueron construidas entre los años 1994 y 1997. Como promedio, ellas alcanzan una eficiencia del 40%, y se piensa que mejores métodos de control podrían en el futuro elevar ésta hasta un 50%.

Una solución más radical puede ser la gasificación del carbón bajo tierra, en la cual todo el carbón parece reaccionar con oxígeno y vapor in situ. La mezcla de metano e hidrógeno que esto genera puede bombearse fuera del piso y quemarse en generadores. Un estudio reciente realizado en Inglaterra sugiere que esta tecnología puede ser más barata que otros métodos de gasificación de carbón. Investigaciones realizadas por el gobierno de Australia en CSIRO, ya han completado todo un proyecto de gasificación bajo tierra que se piensa construir en un futuro próximo. A su vez otros cinco proyectos de esta naturaleza se han planificado en China.

Con ellos se espera incrementar aún más la eficiencia. Una planta especialmente ambiciosa es la llamada FutureGen que proyecta construir el gobierno de Estados Unidos en los próximos 10 años, por un valor de mil millones de dólares, que produciría energía ultra limpia sin problemas de contaminación. La planta FutureGen pretende extraer el 70% de la energía del carbón, dejando sólo la mitad del C02, el que a su vez sería secuestrado bajo tierra. Según los cálculos de los ingenieros, la unidad de energía costaría lo mismo que las actuales plantas más limpias de carbón.

El diseño de nuevas tecnologías sigue progresando. ZECA Corporation, un consorcio de empresas de Estados Unidos y Canadá, piensan gasificar el carbón y la mezcla de signas con vapor se pasarían sobre una cama de óxido de calcio. Este reaccionaría con el carbón y el agua para formar carbonato de calcio, doblando la proporción de hidrógeno en el remanente de gas. Una porción de este se reutilizaría para gasificar más carbón, mientras el resto serviría para alimentar celdas de combustible donde reaccionaría con oxígeno para producir agua y corriente eléctrica. Los deshechos de la celda eléctrica serían reciclados para volver a convertir el carbonato de calcio en óxido de calcio y el C02 resultante sería secuestrado.

En resumen, ya se han desarrollado las tecnologías como para decidirse a utilizar las abundantes reservas de carbón, con un mínimo impacto ambiental, bajando los costos y reduciendo al mínimo el C02 producido (New Scientist, Septiembre 2005, pág. 38). Así se siguen buscando soluciones.