Generación de energía eléctrica: La paradoja de la ecología y el desarrollo

26.12.2014 - Redacción Argentina

Generación de energía eléctrica: La paradoja de la ecología y el desarrollo
(Imagen de Wikimedia Commons)

Por: Liliana Lacolla*

En la época actual ninguno de nosotros está dispuesto a resignar las ventajas de disponer de la energía eléctrica indispensable para su vida cotidiana al alcance de la mano (o al alcance de un tomacorriente). Por lo cual, como ciudadanos, debemos ser conscientes de que la decisión de implantar en un determinado sitio cualquier sistema generador eléctrico siempre afecta de alguna manera al medio.

La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de centrales termoeléctricas, hidroeléctricas y nucleares, y en la actualidad hay desarrollos tecnológicos que intentan reemplazar estas fuentes de energía por sistemas menos contaminantes para nuestro planeta, tales como las centrales eólicas y solares. Dejando de lado las dos últimas opciones, en las centrales más habituales la generación energética se basa en una turbina que produce energía eléctrica, la cual se acumula (tal como ocurre en las dínamos de las bicicletas) y luego se distribuye. Estos sistemas en realidad sólo se diferencian entre sí por el mecanismo que emplean para que dicha turbina se mueva (1).

La opinión popular suele creer que la obtención de energía eléctrica mediante una central hidroeléctrica es la más limpia o ecológica. En este tipo de centrales se construye un dique o embalse en el cauce de un río en una zona alta, provocando una caída de agua que mueve las turbinas hidráulicas que cargan los generadores. La aparente inocuidad de este sistema no es tal y en la realidad las represas causan graves problemas medioambientales al destruir los ecosistemas, desviar el agua de otras regiones modificándolas geográficamente y disminuyendo la disponibilidad del insumo necesario en zonas próximas, incluso urbanas.

Otra opción la constituyen las centrales termoeléctricas que son muy habituales en países en desarrollo. Estas centrales recurren a la combustión para generar calor a partir de combustibles fósiles tales como algún derivado del petróleo (por ejemplo gas oil), carbón o gas natural. En todos los casos se “quema” la sustancia combustible en presencia de oxígeno y, tal como ocurre en nuestras estufas o automóviles, además de generar calor se liberan a la atmósfera como productos de esta combustión dióxido de carbono (CO2) y agua en estado de vapor. Esta reacción se puede representar mediante una ecuación tal como:

Combustible + oxígeno (gas) —–> CO2 (gas) + H2O (vapor) + Energía (calor)

El producto más importante de esta reacción química es el calor generado, capaz de calentar un recipiente con agua para transformarla en vapor. El vapor circula por tuberías hasta llegar a la turbina y la hace girar. Este movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad.

La liberación del CO2 como uno de los gases de combustión, constituye una importante fuente de contaminación ya que se considera el principal gas responsable del calentamiento global. Las altas concentraciones atmosféricas de este gas, por causas antropogénicas, han provocado un desequilibrio en la atmósfera terrestre, que tradicionalmente era equilibrada por los vegetales capaces de captar CO2 y generar O2 mediante la fotosíntesis. La tala indiscriminada y el exceso de emisiones producto de la combustión en todos los órdenes de la vida moderna (automóviles, usinas eléctricas, plantas fabriles, etc) han roto el equilibrio ecológico.

El dióxido de carbono se acumula generando el “efecto invernadero” por el cual la radiación solar calienta la Tierra, pero posteriormente la radiación emitida por nuestro planeta no puede atravesar la atmósfera debido a la gran concentración de estos gases. Además de este efecto, la combustión de combustibles fósiles puede producir otros contaminantes, en relación con las impurezas que pueda contener el combustible utilizado. Por ejemplo, el gasoil suele presentar compuestos de azufre, por lo cual su combustión desprende óxidos de azufre, gases que circulan por la atmósfera hasta que son arrastrados hacia la Tierra por la lluvia, generado la llamada “lluvia ácida”. El mismo efecto producen los óxidos de nitrógeno. Simultáneamente, por la combustión se liberan a la atmósfera partículas sólidas, tales como hollín (pequeñas partículas de carbón) y otros residuos sólidos que contribuyen a formar lo que se conoce como smog.

La tercera opción de generación eléctrica la constituyen las centrales nucleares. En este tipo de generadores, la energía proviene de otro tipo de reacciones, las llamadas reacciones nucleares que generan gran cantidad de energía. La energía que se produce en el reactor nuclear, de igual manera que lo que ocurre en las centrales termoeléctricas, es aprovechada para calentar agua y convertirla en vapor. Y de manera similar a lo que ocurre en otro tipo de centrales, este vapor sometido a alta presión mueve una turbina acoplada a un generador que produce la electricidad. La diferencia principal es la reacción base de generación de calor, que ya no se trata de la combustión de un combustible fósil sino una reacción de fisión nuclear. Por lo tanto, si bien ya no se liberan a la atmósfera gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, el principal problema a resolver por este tipo de centrales es la disposición de sus residuos, isótopos radiactivos que pueden tener una extensa vida media.

En una central nuclear de generación eléctrica, como por ejemplo Atucha I en Argentina, ocurre una reacción cuando se bombardean átomos de cierta variedad del Uranio (de número de masa 235) con neutrones, que son partículas subatómicas. Cuando un átomo de Uranio recibe un neutrón se convierte en otra variedad del mismo elemento, el Uranio 236 que es inestable y por lo tanto se fisiona espontáneamente. Esto significa que se trasforma en otro tipo de átomos más pequeños, pero al hacerlo emite a su vez neutrones que impactan en otros átomos de Uranio 235. Este tipo de reacción se conoce como reacción en cadena, dado que al colisionar contra otros núcleos dichas partículas, provocan nuevas reacciones nucleares.

Toda la reacción se desarrolla en un espacio aislado (que evita la salida de las radiaciones al exterior) y controlado mediante el moderador, material que regula la velocidad de los neutrones utilizados como proyectiles (en Atucha esa función la cumple el “agua pesada”). El proceso se encuentra asociado con un gran desprendimiento energético, mucho mayor que la que genera cualquier otro tipo de central. De manera comparativa se puede afirmar que 235 gramos de Uranio liberan una cantidad de energía durante la reacción de fisión nuclear comparable a la que generarían 600 toneladas de Carbono al quemarse para dar CO2 en una central termoeléctrica.

El único desprendimiento de una central nuclear es vapor de agua, utilizada como líquido de refrigeración del sistema, que constituye las emisiones que suelen advertirse en las fotografías de las plantas de este tipo.

Sustancias radiactivas naturales y artificiales

Las reacciones nucleares son habituales en la Naturaleza, ya que existen átomos que de manera espontánea se fisionan, convirtiéndose en otros átomos diferentes generando radiaciones en este proceso. Resulta conocido el caso del llamado Carbono 14, del cual se sabe la duración de su período de decaimiento radiactivo y permite por ello determinar la antigüedad de restos fósiles que lo contienen. Los átomos de este tipo de Carbono radiactivo forman parte de todos los cuerpos vivos, entre quienes nos encontramos los seres humanos. Estamos expuestos también, de manera natural, a las emisiones espontáneas de materiales radiactivos presentes en la corteza terrestre (Uranio, Potasio, etcétera); al gas Radón presente en la atmósfera que se genera durante las reacciones nucleares espontáneas de ciertos minerales y a los rayos cósmicos que nos llegan permanentemente desde el espacio.

Estas fuentes naturales constituyen la mayor fuente de radiación a la que nos exponemos habitualmente.
Además de los átomos que naturalmente irradian como el Carbono 14, existen átomos radiactivos que han sido producidos artificialmente por los científicos, como es el caso del citado Uranio 236 utilizado en las centrales nucleares. Otros radioisótopos artificiales son muy útiles para la medicina, la investigación y la industria, mucho más que los materiales radiactivos naturales y por tal motivo su obtención reviste una gran importancia para los países y forma parte de lo que se conoce como fines pacíficos de la energía nuclear.

En los centros atómicos destinados a medicina e investigación de Argentina se producen en especial Molibdeno 99 y Cobalto 60 destinados a tratamientos oncológicos. La irradiación de los tumores para destruirlos se ha ido perfeccionando y combinada en algunos casos con la cirugía y la quimioterapia constituye el tratamiento que produce los mejores resultados en ciertos tipos de cáncer. Otro uso médico muy común es el diagnóstico mediante compuestos radiactivos introducidos en el organismo del paciente que actúan como trazadores. Estas sustancias se depositan en el órgano o tejido que se desea estudiar y al emitir radiación, ésta atraviesa el cuerpo y es detectada por instrumentos adecuados. Es el caso, por ejemplo del isótopo radiactivo del Yodo que permite detectar el mal funcionamiento de la tiroides, ya que esta glándula fabrica hormonas que contienen este elemento. Debido a su relativamente corto período de decaimiento radiactivo, el individuo que ha sido inyectado con este isótopo deja de emitir radiación pocas horas después.

El manejo de las radiaciones debe ser realizado por personal altamente capacitado, dado que su mala utilización puede provocar efectos negativos en los seres vivos. Por tal motivo, la cantidad de radiación que puede recibir un organismo (durante un radiodiagnóstico o un tratamiento médico) está muy controlada, para intentar minimizar en lo posible los riesgos, maximizando en cambio los beneficios obtenidos. Estas propiedades biológicas son aprovechadas, por ejemplo, en la conservación de los alimentos y la esterilización de materiales. En el caso de los alimentos, la irradiación con rayos gamma evita que broten las papas que pueden entonces almacenarse por un período de tiempo mayor, atacan insectos y gorgojos en los depósitos de granos y prolongan la duración de carnes, frutas y verduras. El mismo principio permite esterilizar objetos de uso médico como guantes de cirugía, gasas, vendas y diversas preparaciones farmacéuticas que se esterilizan con este método, una vez envasadas. En este mismo sentido actúa la esterilización mediante irradiación de las larvas de ciertos insectos que, como la mosca de la fruta, provocaban la pérdida de importantes cantidades en las cosechas. La fumigación con plaguicidas ha demostrado tener efectos indeseados, sobre todo al dejar en las frutas y hortalizas residuos venenosos para el hombre y perjudiciales para el ambiente. En cambio, la irradiación produce la esterilización de los insectos, que no adquieren por ello carácter radiactivo, y al dejarlos en libertad se aparean sin dejar descendencia. De esta manera se ha podido controlar esta plaga en muchos países.

Existe una infinidad de cuestiones relacionadas con la agricultura, la industria y la ciencia que recurren a la utilización de la radiación. Por ejemplo en la industria los átomos marcados permiten estudiar el desgaste de las piezas de una maquinaria si al metal se le añade una pequeña proporción de átomos radiactivos. El análisis del lubricante y la detección de átomos marcados en él indican el grado de desgaste de la pieza sin necesidad de desarmar la máquina. En otro caso, estudios con Fósforo radiactivo permiten analizar la efectividad del fertilizante fosfatado dado que los átomos de cualquier elemento tienen comportamiento químico similar, independientemente de que sean o no radiactivo. Por lo cual el recorrido del isótopo del Fósforo dentro del tejido vegetal, cuyas trazas son detectadas, es idéntico al que hace el isótopo estable de dicho elemento. Con un criterio similar, el Calcio radiactivo ha sido utilizado para establecer cómo interviene este elemento en la formación de la cáscara de los huevos de las aves.

A pesar de la mala prensa que tiene la energía nuclear, asociada frecuentemente con el desarrollo del armamento de gran poder destructivo, las radiaciones provenientes de los procesos nucleares con fines pacíficos contribuyen a la mejora de la calidad de vida, suministran herramientas para la medicina y facilitan procesos agronómicos o industriales, entre muchos otros. Pero muchas veces la falta de información respecto del desarrollo nuclear va de la mano con intereses cercanos a ciertas formas de producción energética que intentan proteger sus propias inversiones, escondidos detrás de razones ecológicas. Además, los hechos recientemente acontecidos en plantas nucleares como Fukushima o un poco más lejanos en el tiempo en Chernóbil llevan a establecer rápidas, aunque frecuentemente erróneas, conexiones con cualquier otra central de energía de origen nuclear. La relación de causalidad es tan inexacta como la que lleva a un ciudadano común a creer que los accidentes aéreos produce más víctimas que los mucho más comunes y cotidianos accidentes de tránsito. Es una asociación provocada generalmente por lo espectacular de las noticias que se propagan cuando ocurre algún accidente en uno de los medios de transporte más seguros, como es el aéreo. De manera similar no parecieran relevantes los desequilibrios ecológicos que generan otras formas de obtención de energía eléctrica frente a la espectacularidad de los accidentes nucleares.

En un mundo ideal sería posible que los habitantes de cada vivienda tuvieran la manera de gestionar parte de la energía que consumen, por ejemplo mediante celdas solares en su terraza o generadores eólicos que le proporcionen una parcial independencia de los generadores masivos. Esta posibilidad sería altamente importante en viviendas alejadas de los centros urbanos, que en la actualidad prácticamente no tienen acceso a la energía eléctrica por no resultar interesante para los grandes productores establecer una red de distribución en zonas que no les garantizan las grandes ganancias que suelen percibir.

En ese mundo ideal, los ciudadanos recibirían una formación científica que les permitiría discernir acerca de las decisiones de todo tipo, incluso de nivel científico, que toman sus gobernantes y podrían tomar partido independientemente de las presiones que provienen de los grandes intereses económicos y se filtran de manera imperceptible en la prensa.

* Doctora en Enseñanza de las Ciencias – Especialista en Periodismo Científico

1 – Lacolla, L. (2014) Radiaciones: una mirada multidisciplinar. Capítulo III. Ministerio de Educación. Colección Escritura en Ciencias. Buenos Aires. Argentina.

2 – Según informes oficiales de I.A.T.A. en el año 2013 realizaron vuelos más de 3.000 millones de personas. El promedio de muertes en accidentes aéreos en los últimos 5 años ronda las 500 personas por año.

Categorías: Ciencia y Tecnología, Ecología y Medio Ambiente, Opiniones, Sudamérica
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