jueves, 26 de junio de 2008

EL MUNDO EN EL AÑO 2050



EL MUNDO EN EL AÑO 2050



¿Cómo será el mundo en el año 2050? José Pinto* / Soberania.org - 15/09/05
Quiero compartir con los lectores de SOBERANIA.ORG este artículo publicado en mayo de 1999 por el Dr. en Ingeniería Eléctrica y Física, Bruce Hoeneisen Frost, chileno graduado en el Instituto Tecnológico de California, quien además de tener amplia experiencia académica en las universidades de Chile, Guanajuato y San Francisco de Quito, tiene el merito de ser co-descubridor en el año de 1995 del Quark Top (última partícula que faltaba por aislar de las seis unidades básicas de la materia, según el Modelo Estándar) en el acelerador de partículas más potente del mundo, el Tevatrón ubicado en Illinois, USA.Es un análisis académico de una persona independiente a nuestro trajinar revolucionario y al que he conocido hoy a través de INTERNET y que por las coincidencias en los conceptos y conclusiones por él emitidos en su artículo pareciera que en el pasado hubiésemos sido sus alumnos en algunas de sus cátedras en materia energética.
"El siglo XXI es el período de transición que divide en dos la historia de la humanidad: por un lado la era del crecimiento ilimitado, por otro la era de la limitación material. ¿Como será el mundo en el año 2050?Consideremos primero la población mundial. Fue de mil millones en el año 1800, dos mil millones en 1925, cuatro mil millones en 1974 y seis mil millones en 1999. Estimamos que la población mundial llegará a ocho mil millones en el año 2023 y a nueve o diez mil millones en el año 2050. Este es justamente el límite que el planeta tierra aún puede alimentar "bien" con agricultura intensiva de alta tecnología y rendimiento. Sin embargo este nivel de población no es sostenible una vez que se agoten las reservas de petróleo y gas natural hacia el año 2050 y de carbón hacia el año 2100. Entonces la población mundial deberá necesariamente decrecer hacia fines del siglo XXI como se indica en la figura 1. El límite natural sostenible del planeta tierra una vez que se agoten el petróleo, gas y carbón (y suponiendo que la humanidad tiene la sabiduría de no utilizar reactores nucleares) es de aproximadamente tres mil millones de personas (al nivel actual de consumo de energía por habitante). Esta es la población que pueden sostener las fuentes renovables de energía. ¡Y ya hemos sobrepasado este límite energético a causa del consumo transitorio de hidrocarburos no renovables! A continuación justificaremos lo dicho.


Para entender la dinámica de poblaciones debemos dividir a la humanidad en países ricos, con una población madura y estable, y países pobres, con una población joven y creciente. La distribución de población por edades se indica en la figura 2. Notamos la elevada proporción de niños en los países pobres. El crecimiento anual de una población está determinado por la fertilidad (número promedio de hijos por mujer) y por el número de mujeres en edad fértil. Actualmente (en 1999 ) la fertilidad es de 1.8 en países ricos y 2.8 en países pobres. En países ricos la población actual de 1.300 millones permanecerá aproximadamente constante hasta el año 2050 . En cambio, en países pobres la población actual de 4.700 millones crecerá inevitablemente debido al elevado número de jóvenes. Si la fertilidad actual se mantiene, la población en países pobres en el año 2050 alcanzaría los 12 mil millones. Si, en cambio, logramos reducir HOY la fertilidad a dos hijos por pareja, la población en países pobres en el año 2050 será de 7.700 millones . La figura 1 muestra el caso "realista" en que la fertilidad en los países pobres se reduce gradualmente a 1.8 hasta el año 2020 . En conclusión es imperativo lograr una fertilidad menor que dos cuanto antes. En el año 2050 el 86 por ciento de las personas vivirán en países pobres.


Revisemos ahora la situación energética mundial. El consumo mundial de energía se ilustra en la figura 3 . Notamos que en la actualidad el 39% del consumo corresponde a petróleo, el 22% a gas natural, el 26% a carbón, el 6% a hidroelectricidad y el 7% a energía obtenida de la fisión nuclear. A la taza actual de consumo, las reservas probadas de petróleo, gas y carbón se agotarían en 50, 65 y 225 años respectivamente. Es posible incrementar las reservas descubriendo nuevos yacimientos de petróleo, gas y carbón, y obteniendo petróleo adicional de pozos existentes mediante tecnologías costosas de extracción secundaria. La creciente dificultad de encontrar petróleo se ilustra en la figura 4. Por lo tanto estimamos que las nuevas reservas de hidrocarburos quedan compensadas por el incremento del consumo, de manera que el petróleo y el gas dejarán de ser una fuente significativa de energía hacia el año 2050. Esto se ilustra en la figura 5. A partir de entonces la fuente principal de energía de la humanidad será el carbón, que a ese nivel de consumo se agotará hacia el año 2100 .







Es interesante mencionar que si el consumo de energía por persona en los países pobres (un kilowatt primario) se incrementase hasta alcanzar el nivel de consumo en los países ricos (diez kilowatts primarios), las reservas totales de petróleo, gas y carbón se agotarían en ¡solo treinta años! Por lo tanto el desarrollo, en el sentido de alcanzar el nivel de consumo de los países industrializados, ya no es una opción para los países pobres: deberemos desarrollarnos en educación, no en consumo.Consideremos ahora el límite de sustentación del planeta tierra. Este límite está determinado por la energía solar que intercepta el planeta. El sol nos entrega una potencia de luz y calor de 150 watts por metro cuadrado horizontal, promediado sobre las 24 horas del día, la latitud y el clima. Esta energía es convertida en energía química por las plantas mediante la reacción de la fotosíntesis. El rendimiento con que pueden producirse alimentos de origen vegetal con agricultura intensiva de alta tecnología es aproximadamente 0.1 por ciento. Este rendimiento corresponde a una producción de 3.4 toneladas de granos por hectárea anual que es el promedio alcanzado actualmente en los países desarrollados. El rendimiento para producir alimentos "caros" de origen animal es de solo 0.01 por ciento. Para una dieta razonablemente rica en proteínas se destina una tercera parte de la tierra arable a la producción de alimentos de origen vegetal, y las dos terceras partes restantes a la producción de alimentos de origen animal. Una persona necesita 2.500 kilocalorías de alimentos cada día (equivalente a la potencia que consume una bombilla eléctrica de 120 watts). Para ello cada persona requiere dos mil metros cuadrados de tierra arable cultivada en forma intensa. Anotemos que el dos por ciento de la canasta mundial de alimentos proviene de los océanos, ríos y lagos. Dividiendo la superficie terrestre arable por los dos mil metros cuadrados que necesita cada persona obtenemos una estimación de la población que puede sostener el planeta tierra con una "buena" dieta: diez mil millones. Esta es justamente la población que alcanzará la humanidad en el año 2050.No quiero dar una falsa impresión. El límite alimenticio mencionado en el párrafo anterior no es sostenible. Consideremos por ejemplo el consumo de energía. Estamos utilizando energía solar almacenada durante millones de años en forma de carbón, petróleo y gas. El carbón, petróleo y gas económicamente viables se agotarán (afortunadamente) en un siglo. Supongamos que la humanidad tiene la sabiduría de NO utilizar fuentes de energía nucleares de fisión o fusión (debido a que permitirían a la población mundial crecer hasta límites más dolorosos y también debido a los gravísimos problemas de almacenaje de los deshechos radioactivos). El primer límite natural del planeta tierra es entonces la energía solar que fijan las plantas. Una plantación forestal con árboles de crecimiento rápido tiene un rendimiento de aproximadamente 0.2 por ciento. Este rendimiento corresponde a una producción de seis toneladas de madera por hectárea y año, rendimiento que se alcanza con árboles de crecimiento rápido en latitudes intermedias. Entonces, como ejemplo, se necesitan cinco mil metros cuadrados de plantación forestal para proveer una potencia térmica de 1.500 watts en forma de leña a cada habitante. Supongamos que la humanidad decide utilizar la MITAD de los bosques como fuente de energía (¡una barbaridad!). Entonces una estimación de la población máxima sostenible del planeta tierra (si tenemos la sabiduría de no utilizar la energía nuclear) es 3 mil millones. Anotemos que cada uno de ellos podría obtener adicionalmente 300 watts eléctricos de centrales hidráulicas, llegando así al consumo medio mundial actual de energía. ¡Y ya hemos DUPLICADO el límite de población sustentable debido al consumo transitorio de hidrocarburos no renovables!Comentemos brevemente la posibilidad de convertir la energía solar a electricidad mediante celdas solares o mediante la conversión solar-termo-eléctrica con espejos concentradores. El rendimiento bruto de estas tecnologías es de 10 a 15 por ciento . El rendimiento NETO de estas tecnologías, una vez restada la energía necesaria para fabricar los convertidores de energía, es aproximadamente 5 por ciento. Entonces para cada persona se requeriría una superficie de colección de luz solar de 270 metros cuadrados para producir una potencia media de 2 kilowatts . Esto nos parece poco viable para el público en general.Se estima que las reservas de oro y mercurio se agotarán hacia el año 2020 , las de cobre hacia el año 2040, y las de aluminio, níquel, cobalto y hierro hacia el año 2100. Habrá que ahorrar, sustituir y reciclar recursos no renovables.En conclusión, la población mundial estará pasando por su máximo histórico a mediados del siglo XXI para luego necesariamente decrecer a causa del agotamiento del petróleo, gas, carbón y otros recursos no renovables. Esta población máxima de la humanidad, de nueve o diez mil millones de persona, estará cercana al máximo que puede aún alimentar "bien" el planeta tierra, pero no es sostenible a largo plazo a causa de la limitación impuesta por las fuentes renovables de energía".Dr. Bruce Hoeneisen Frost - Dirección postal: P.O. Box 17-12-841, Quito, ECUADOR

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