La civilización y la herencia solar

Con anterioridad a la Revolución Industrial, el desarrollo de las sociedades humanas quedaba acotado por la tasa a la que estas eran capaces de aprovechar la radiación solar y sus transformaciones al incidir sobre nuestro planeta. La producción de alimentos y de combustibles quedaba limitada por la baja eficiencia de la fotosíntesis, así como por un suministro insuficiente de nutrientes a las plantas. Los rendimientos medios de los cultivos eran bajos, causando desnutrición crónica y hambrunas recurrentes, mientras que el almacenamiento de la energía estaba seriamente coartado por la baja densidad energética de la biomasa y la escasa potencia específica de las principales fuerzas motrices (los músculos de los humanos y de los animales de tiro). Aun así, las sociedades antiguas fueron capaces de aumentar gradualmente el uso per cápita de la energía mediante el agua y el viento y desplegando una creciente fuerza de trabajo, mayoritariamente integrada por esclavos y animales.

La extracción a gran escala y la combustión del carbón, petróleo y gas natural significaron un cambio clave en el tipo e intensidad de los usos de la energía. Los tres hidrocarburos citados abarcan un amplio muestrario de moléculas orgánicas, generadas tras un complejo y largo proceso: la lentísima transformación de la materia orgánica inicialmente sintetizada por la fotosíntesis en la biosfera y luego acumulada como detritus vegetales y restos animales en el fondo de cuencas sedimentarias (lagos, mares y océanos). En ausencia de oxígeno, parte de esta materia orgánica puede escapar a la descomposición bacteriana para, posteriormente, a medida que va siendo enterrada bajo sucesivos acúmulos de sedimento, transformarse bajo la acción combinada de presiones y temperaturas crecientes. La madre naturaleza ha posibilitado, con la fotosíntesis y del proceso geológico descrito, el almacenamiento de la energía solar en los enlaces químicos de los átomos de hidrógeno y carbono que integran las moléculas de los hidrocarburos o combustibles fósiles.

CAMBIOS DE LA BIOMASA

Durante milenios, los humanos obtuvieron los alimentos, el calor y la potencia mecánica necesarios para su supervivencia de la radiación solar y su transformación casi inmediata (flujos de agua y viento), así como de la energía proporcionada por conversiones metabólicas y de la biomasa que ocurrían en cuestión de meses, unos pocos años o, a lo sumo, unas pocas décadas. Por contra, los combustibles fósiles, salvo la turba, son resultado de intensos cambios de la biomasa durante lapsos de tiempo geológicos. Utilizando un símil económico, podemos considerar que las sociedades premodernas dependían de unos ingresos solares, instantáneos o mínimamente retardados, que se reponían de forma constante. En cambio, la civilización moderna basa su esplendor en el uso de una herencia solar.

Las sociedades preindustriales eran, en teoría, energéticamente sostenibles en un horizonte temporal de miles de años, aunque en la práctica muchas de ellas comprometieron su desarrollo por una excesiva deforestación y erosión del suelo. En cambio, la civilización moderna se basa en el aprovechamiento de una herencia solar única que no puede ser repuesta a la escala temporal de una civilización. Pero esta herencia nos ha dado acceso a unos recursos energéticos muy concentrados y fáciles de almacenar y que han podido ser utilizados a un ritmo creciente. El uso de los combustibles fósiles ha permitido a los humanos superar los límites al consumo de energía impuestos por la baja eficiencia de la fotosíntesis y por los bajos rendimientos de las corrientes de agua y aire. Como resultado, el consumo energético global ha aumentado a unos niveles sin precedentes.

De este modo, el consumo mundial de energía primaria (biomasa, combustibles fósiles, renovables y nuclear) muestra un ascenso desde algo más de 10 x 1018 julios (10 EJ) en 1750, a casi 20 EJ un siglo después, para luego alcanzar los 45 EJ en 1900, aproximarse a los 100 EJ a mitad del siglo pasado y, finalmente, situarse por encima de 400 EJ a principios de este. A pesar de que en el transcurso del siglo XX la población mundial se multiplicó por un factor cercano a cuatro (de 1.600 a 6.100 millones) el promedio global de consumo anual de energía primaria per cápita se duplicó (pasando de 28 a 65 x 109 julios), mientras que el consumo anual medio per cápita de combustibles fósiles se multiplicó por más de cuatro. Y estas cifras resultan aún más impresionantes en términos de energía útil, ya que los continuos avances técnicos han mejorado las eficiencias medias de todas las conversiones energéticas comerciales, muchas de ellas por un orden de magnitud.