Escrito por José Pablo Luna Sánchez.
El autor ha aportado el artículo, el material científico y las imagenes.respectivas.
Por años nos han tratado de vender la idea de que ser "ecológico" es criticar sin proponer, que es ir contra los negocios. Una chorrada para ignorantes. ¿Acaso al conocer la tecnología amigable con el ambiente podremos dar insumos o ideas para que haya más PYMEs de avanzada? Aquì presentarè algunas ideas que pueden ser ùtiles para inventores y ecologistas que quieran lanzarse hacia la tecnologìa ecològica.
Colonizar otros planetas implica hacer habitable lo que es inhabitable, la premisa fundamental de la ecología. Lo contrario de la ecología es empezar a arrancar la madera del casco del barco (la Tierra), para venderla como leña a los pasajeros. Eso es lo que sucede con los negocios actuales. Hay una insostenibilidad evidente en el modelo actual, debido al mal manejo de recursos. ¿Cuàles son las tecnologìas para hacer habitable un planeta o una colonia espacial, aquellas que hagan màs habitable lo inhabitable?
Antes de arrancar con la descripciòn de esas tecnologìas, hablemos primero de los intereses que se oponen a la ecologìa.
Monopolios antiecológicos
El rankiano Solrac advierte un nombramiento en las Comisarías de Cambio Climático y Energía de la Comisión Europea de un sujeto que dice "Es muy fácil criticar sin dar alternativas, como hacen los ecologistas." (El zorro devorando gallinas).
Miramos al pasado y vemos que el primer coche de Ford funcionaba con alcohol, y cualquier granjero habría podido producir el alcohol para consumo propio, pero sospechosamente viene la ley seca temporal en los EUA, que hizo famoso a Al Capone, y que consolidó la dependencia del petróleo de los Rockefeller y su Standard Oil Company. Tras las guerras mundiales, misteriosamente vemos desaparecer los tranvías y trenes eléctricos para dar pie a trenes y buses con diesel. Y vemos el petrodólar y la manera en que por el petróleo se pelean guerras, se destruye enormes extensiones de bosque en los Tar Sands y se busca controlar el mundo (Reunión de la OPEC: cita clave para el petróleo).
Entendemos que grandes intereses monopólicos energèticos se crearon a partir de material muerto (petróleo), que se desentierra destruyendo el ambiente para contaminar, bajo el pretexto de proveer energía. El petróleo es desenterrar la muerte para producir muerte. Se dice que la ecología no es negocio, y poco falta para que se diga que no tiene sustento científico. Pues te digo que sí lo tiene, y las tecnologías ecológicas son las que servirán para ir a otros planetas. La única razón para criticar la ecología será porque no sirve a los intereses de los monopolios creados sobre la destrucción del ambiente.
A pesar de los insistentes intentos de dar a los modelos una connotación de altura intelectual, miramos las contradicciones y nos llevamos las manos al rostro. La depredación ambiental no sólo no es insostenible, es una idiotez. ¿Cómo se va a querer crecimiento infinito en un mundo finito? ¿Cómo se quiere crecimiento infinito, con recursos que decaen exponencialmente? La brecha entre ambos tendría que medirse con un coeficiente de torpeza intelectual. No se puede tener crecimiento a cualquier precio, tal y como lo expone Claudio Katz (Miradas post-desarrollistas).
Los científicos han definido nueve límites:
- La reducción de la capa de ozono
- La acidificación oceánica
- El uso de agua dulce
- La cantidad de aerosol atmosférico
- La introducción de entidades nuevas
- Los cambios climáticos
- Los cambios en la integridad de la biósfera
- El uso del suelo
- Los flujos biogeoquímicos.
Las tecnologías para vivir en otro planeta
Sabemos que la tripulación necesita aire, agua y comida y produce varios tipos de desecho. Sabemos que las plantas requieren agua, tierra y dióxido de carbono y produce comida y desechos. Veamos un diagrama simplificado del sistema de reciclaje de la naturaleza, y claro, le agrego el efecto de la quema de combustibles fòsiles. Lo he puesto todo en inglés, porque todas las fuentes consultadas estaban en inglés y no quise tomarme el tiempo de traducir términos con exactitud técnica, a la hora de diagramar.
Como las plantas tienen un desempeño variable en cuanto a la producción en función de las condiciones que tenga, es preciso contar con tecnologías que regulen las cantidades de sustancias que pudiesen hacer inhabitable una colonia espacial o nave espacial para las plantas o para los humanos, que vivirán en un ecosistema cerrado por mucho tiempo.
Para ello existe la química. Y todo esto se trata de tecnología que ya existe, pero que requiere ser armado y perfeccionado y estudiado de manera más amplia. En todo detalle el ecosistema de la base espacial, que he diagramado, luciría así (se mira un poco complicado, porque lo he desagregado para que se mire un detalle).
Sin embargo podemos simplificarlo un poco de la siguiente manera. Cabe añadir que esto sólo muestra el flujo de sustancias químicas y reacciones, pues el asunto de manejo de energía y transferencia de calor aún necesita ser calculado a partir de estos diagramas, para ver si hace falta algo más.
Esencialmente la preocupación básica sería en virtud de la temperatura, la toxicidad de las sustancias, y también la remoción de los peligros biológicos, especialmente al procesar desechos humanos. La remoción de microorganismos (esterilizaciòn) es clave para evitar que existan procesos químicos secundarios con subproductos no deseados, o reacciones incompletas con subproductos indeseables.
Miramos cada uno de los dispositivos y veamos lo que absorbe y lo que produce.
| Sustancia | Produce la sustancia | No involucra la sustancia | Consume la sustancia |
| Dióxido de carbono |
Generador de electricidad |
Procesador de potasio Reciclador de litio Pirolisador Enriquecedor de "compost" Procesador de aguas grises Cámara de electrolisis |
Invernadero Absorbedor de CO2 |
| Hidrógeno | Biorreactor Procesador de potasio Reciclador de litio Pirolisador Cámara de electrolisis Reactor de "water gas shift" |
Invernadero Personas Procesador de aguas grises Procesador de desechos líquidos Enriquecedor de "compost" |
Absorbedor de CO2 Generador de electricidad |
| Oxígeno |
Invernadero Absorbedor de CO2 Cámara de electrolisis |
Enriquecedor de "compost" Procesador de desechos líquidos Procesador de aguas grises Procesador de potasio Reciclador de litio Pirolisador Reactor de "water gas shift" |
Generador de electricidad Personas Biorreactor |
| Agua | Procesador de aguas grises Procesador de desechos líquidos Absorbedor de CO2 (con KO2) Generador de electricidad Biorreactor |
Pirolisador Enriquecedor de "compost" |
Cámara de electrolisis Invernadero Personas Procesador de potasio Reciclador de litio Absorbedor de CO2 (con LiOH, KOH o reacción de Sabater) Reactor de "water gas shift" |
Ahora veamos el funcionamiento de cada uno de estos aparatos. No hay una química avanzada en todo esto, excepto claro cuando pasamos de la química de fórmulas a tratar el invernadero (plantas), el ser humano y el biorreactor para procesar desechos. Este post nos sirve de introducción para entender cómo es que tendría que funcionar no sólo una colonia espacial, sino que da ideas para analizar nuestro planeta también.
Me gustarìa que ecologistas o PYMEs visualicen una manera de introducir el negocio ecológico, para que se gane dinero construyendo y no destruyendo. Al tratarse de procesos esenciales o complementarios para la sobrevivencia humana, no sólo se puede usar para bases extraterrestres, sino también para mejorar nuestras vidas y crear dispositivos realmente amigables con el ambiente.
El ser humano
Partimos del punto de partida del ecosistema cerrado, el ser humano.
Agua, oxìgeno, comida, algo asi simple que el sistema económico no le da al ser humano, pero que el ecosistema sì puede darle. Las personas producirán ropa de desecho, dióxido de carbono, orina, heces, y aguas grises. El ecosistema cerrado tendrìa que ser capaz de procesar esto sin desperdiciar nada. Este es el punto de partida del diseño ecológico.
Aguas grises: Las aguas grises no son aguas negras, sino aquellas que usas para limpieza o para lavado de ropa, por ejemplo. No están limpias, pero tampoco llevan la carga biológica de las aguas negras. Con un consumo sumamente austero, en una base espacial estaríamos hablando de unos 5 kg de agua por sía por persona. Nótese que aquí no tenemos descargas de inodoro que van para aguas negras. Cuando destilas las aguas grises, lo que te queda es desecho sólido y agua. ¿Y qué haces con químicos que están mezclados? Bueno, tenemos campo para la creatividad.
Pensando yo de manera muy sofisticada, y muy cara, imagino un motor de plasma convertido en autoclave, que destruye las moléculas de la sustancia química más venenosa, y sólo deja elementos de la tabla periódica, ordenada por peso atómico en capas, y por supuesto la mayoría es gas. Pero creo que una PYME no tiene como comprarse un autoclave de esos.
La economía actual está diseñada sobre la base de tecnologías sucias, contaminantes y desechables. El problema de producir basura es que la basura cuesta dinero, y en realidad es dinero que se desperdicia.
Absorción de dióxido de carbono
El dióxido de carbono es lo que respiran las plantas, pero no el ser humano. Es un gas invernadero que estamos produciendo en exceso a tal grado que calentamos la Tierra, y para ser carbono neutrales necesitarìamos plantar 14 mil millones de àrboles al año, pues los árboles son los absorbedores màs eficientes. Sin embargo, si no te importa un poco de ineficiencia, hablemos de otras maneras de absorber diòxido de carbono.
Usando la reacciòn de Sabatier
Este aparato tiene que realizar 3 reacciones (condensador, reacciòn de Sabatier y electròlisis) que se enlazan cìclicamente para producir cantidades determinadas de sustancias. Puede ser muy apropiada para ir a Marte. Puedes investigar màs en Reacción de Sabatier y patentes asociadas (Sabatier process and apparatus for controlling exothermic reaction).
Cabe añadir que el metano CH4 es un gas invernadero mucho màs poderoso que el diòxido de carbono, de modo que habría que manejar apropiadamente los procesos para no terminar calentando más. Para ello, el metano se puede aprovechar con otros procesos.
La ventaja de usar esto en Marte es que el hidrògeno es muy liviano, y el dióxido de carbono ya está allá, de modo que se usa materiales locales.
Otros procesos para absorber diòxido de carbono
Se puede absorber doxido de carbono con otras sustancias químicas y reacciones.
Potasio: Lo primero que te preguntarás es de donde te vas a sacar el potasio. Si revisas el diagrama complicado de colores que mostraba el ecosistema de la base espacial, verás que sale de procesar la orina, por medio de procesos químicos. Tendrìas que convertirlo en hidròxido de potasio o diòxido de potasio, Y por supuesto obtienes oxìgeno y una sustancia muy alcalina, carbonato de potasio con la cual no sabes que hacer. Puedes investiga más sobre Potassium carbonate porque tiene muchas aplicaciones. Ten cuidado, porque el potasio es muy reactivo y debe manejarse con cuidado.
Litio: Esta es la tecnología que se usa en submarinos y el transbordador espacial en forma desechable. La razòn para esto es porque les resulta complicado reprocesar el litio, o al menos eso es lo que dicen. El litio es bastante reactivo tambièn y muy tóxico.
Hay tres reacciones que puedes efectuar con el litio para revertir las reacciones de los absorbedores de dióxido de carbono, y una para pasar el litio puro al absorbedor.
Invernadero
El invernadero parece el más natural de todos, porque permite absorber usando plantas. Y aunque nos hablan de la fotosíntesis desde pequeños, aún no se sabe todo acerca de esta. El proceso de la planta viene en dos etapas, una en la que hace la fotosìntesis y otra donde toma los nutrientes (compost) para producir comida y desechos de planta (la planta cuando se muere o el residuo cuando se extrae de la planta lo que se necesita). Por supuesto la parte complicada de esto es cuidar de las plantas y asegurarse de que tengan lo necesario. Cabe añadir que la producciòn de oxìgeno va a variar respecto de los niveles de luz. Hace un tiempo hicieron un experimento en unas instalaciones llamadas Biosphere 2 donde trataron de crear un ecosistema cerrado, emulando una colonia espacial, pero fracasò porque se llenò de diòxido de carbono. Se presume que pudo haber varias fallas, como paredes que no aislan paso de sustancias al 100% y bajos niveles de luz para las plantas durante el experimento (clima nublado).
Procesamiento de desechos humanos
Heces: Aunque resulte repulsivo, pensar en este material es clave para asegurar la limpieza del lugar. Actualmente simplemente se desecha de las casas y se lanza al mar, en muchos casos sin procesar, como por ejemplo en el rìo Tàrcoles en Costa Rica que es un rìo de aguas negras sin procesar y que desemboca a pocos kilòmetros de una playa turìstica donde se practica mucho el surf.
El material debe ser deshidratado primero, sacarle toda el agua, y por medio de una descomposiciòn con calor, producir compost (abono orgánico). Este proceso no es nada nuevo, pues ya hay granjeros en Reino Unido que lo usan con dispositivos muy simples con respiraciòn aeróbica, e incluso se ha comercializado aparatos que sirven para convertir desechos vegetales y hasta desechos de perro en apartamentos, como los aparatos que vende NatureMill. History Channel hizo un video sobre este invento (Nature Mill Video). ¿Funciona? Podemos ver videos de gente que lo ha usado y da sus comentarios (Trying Out The NatureMill). En todo caso, nos queda la idea de que una tecnología ecológica no tendría que ser ciencia de cohetes.
Pero si decides no hacer compost de la forma simple, siempre puedes pasarlo por un digestor que es un poco más complicado y que produce varias sustancias. Aquí sí se va a necesitar de mayores conocimientos de química orgánica para dirigir hacia tal o cual proceso, y evitando que hayan reacciones incompletas, o subproductos indeseables por presencia de contaminantes o microorganismos que eviten que obtengas lo que deseas. Como verás no es el proceso más amigable para novatos, porque la química orgánica en sus facetas más complejas, en realidad no lo es.
Pero en países desarrollados no vas a tener tanto problema para encontrar gentes que tengan conocimientos sofisticados sobre un tema, como sí pasaría en países de tercer mundo.
Enriquecedor de compost: Cuando haces compost tienes el problema de que si bien tienes la base para alimentar plantas, no tienes un abono enriquecido como para que sea verdaderamente nutritivo para las plantas. Y allí es donde necesitas un enriquecedor de compost.
Hay que agregar nitrògeno, fósforo y potasio al abono.
Orina: La orina tiene que ser deshidratada, evitando la injerencia de microorganismos que encuentran estas sustancias apetitosas. Obtendrás úrea que una vez procesada permite obtener amoniaco que tiene usos industriales. También obtienes nitrógeno y potasio que te sirve para enriquecer el compost. Pero el potasio aún no está listo para usarse en el abono. necesita un preprocesamiento.
Procesador de potasio: ¿Recuerdas que habíamos hablado del potasio? Probablemente no sabías adonde conseguir el potasio. Bueno, eso se logra obteniendo potasio de la orina.
Puedes usarlo para producir hidròxido de potasio para tu absorbedor de dióxido de carbono, o puedes usarlo para enriquecer el compost.
Como puedes ver, la química nos da soluciones muy variadas para el uso de una misma sustancia para muchos usos distintos, pues sólo es cosa de construir el aparato correcto.
Otros procesos
Combustión: Aunque hay muchas cosas que puedes quemar, para el ecosistema que nos interesa tenemos dos tipos de reacciones.
Una para quemar metano que es un gas invernadero mucho más poderoso que el dióxido de carbono para reducir efecto invernadero y obtener agua, y otra que es la que usa el transbordador espacial, al combinar oxígeno e hidrógeno que es una reacción de altísimo octanaje que produce agua.
Electrólisis: Cuando aplicas electricidad al agua, tienes la posibilidad de separar el hidrógeno y el oxígeno.
Por eso es que en los incendios eléctricos nunca debes echar agua, porque si separas el agua, vas a obtener una combustión muy poderosa cuando se vuelvan a juntar.
Pirólisis: Esta reacción sirve para descomponer el metano en sus partes.
Como es un gas invernadero que podemos pasar a dióxido de carbono y de vuelta, siempre quedamos con gas invernadero, a menos que destruyamos el metano.
Tecnologías ecológicas
Como vemos, no hay nada de ciencia de cohetes en la tecnología ecológica, simplemente química. Armando todas estas tecnologías juntas podríamos construir un prototipo de ecosistema en un ambiente cerrado, considerando claro que hay que ver intercambios de energía, si una reacción es exotérmica o endotérmica y los requerimientos de energía de cada aparato, o la termodinámica del prototipo.
Y por supuesto hay que ver el tema de las patentes y esas cosas, para no llevarse una mala sorpresa más adelante. Allí pareciera que lo importante es que los ecologistas se reunan y empiecen a formular los planes de desarrollo de tecnologías amigables con el ambiente, y la manera de hacerlas de uso común. Eso sí, con mucho cuidado porque hay sustancias y reacciones que no deberían verse demasiado en casas.
Como vimos, los desechos humanos de las casas hoy son escatología, pero el día en que pasemos a ser ecológicos, el gobierno podría procesar estos desechos y vender abono a los granjeros o a los ciudadanos para sus huertas. ¿Llegará algún día en que los ladrones te roben lo que sale de tu inodoro para venderlo? Eso sería mostrar un universo paralelo, cambiando las tecnologías contaminantes y desechables por unas ecológicas y sostenibles. Pasar del caballo al coche parecería imposible hace 200 años, a igual pasar a tecnologías ecológicas no tiene por qué ser una utopía. Sólo es cosa de ir acostumbrándonos y moviéndonos gradualmente.
En materia de planificación económica ecológica, la pregunta fundamental sería ¿cómo le sacamos dinero a la basura, a la contaminación y a todo lo que hoy nos hace el planeta menos habitable? ¿Cómo pasamos de un modelo de destruir el ambiente para ganar dinero, a uno de reconstruir el ambiente ganando dinero? Moviéndonos a otras tecnologías y ese es el papel de los ecologistas hoy.
El uso de microorganismos que funcionen como biorreactores puede ser de gran utilidad:
- Convertir CO2 y luz de sol en alcohol usando bacterias (Una bacteria modificada convierte la energía del Sol en combustible líquido).
- Convertir ácidos grasos en hidrocarburos (Una bacteria que vive entre heces desafía a los amos del petróleo).
Corolario
Si vamos a visitar otros planetas necesitamos crear una granja. Vas a necesitar campesinos, porque lo más importante va a ser producir lo necesario para vivir. Y todo con tecnologías que permitan la sostenibilidad de un ecosistema en ambiente cerrado.
