Energía y Sustentabilidad

 En la vida cotidiana existen muchas actividades las cuales requieren de ciertos procesos físicos para poderse llevar a cabo y con ello obtener alguna utilidad. Sea por ejemplo, el encender una bombilla para iluminar una habitación, requerirá que alguna central eléctrica genere pues electricidad que será transportada hasta nuestra casa y poder utilizarla. Otro caso es el encender un auto, ya que se requiere de un material (en este caso gasolina) para poner en funcionamiento el motor del mismo y echarlo a andar. Ambos ejemplos tienen un concepto en común: decimos que en todos estos procesos se requiere energía para poder realizarse.

Pero ¿qué es la energía?. En principio, no podemos dar una definición precisa porque sorprendente, dependerá del contexto en el que estemos hablando. Como físico o como científico esto me pareció interesante, pero es muy importante tomar en consideración las dos diferentes referencias que se tienen cuando se habla de energía, ya que no es lo mismo energía físicamente que energía económicamente hablando.

Energía: Concepto físico

Se entiende como energía  a la capacidad que tiene la materia para realizar una acción, un trabajo en otras palabras y está definido como el producto escalar (o producto punto) entre el vector fuerza  (F) y el vector desplazamiento (r) [3].

A modo de ecuación, tendremos:

W = F • r

Recordando que el producto punto entre dos vectores resulta en una cantidad escalar, entonces, el trabajo es una cantidad escalar y tiene como unidades el joule (j) unidades de energía.

No es una definición del todo formal del trabajo, pero sí que es práctica para entenderse. Después de todo, con palabras simples es posible explicar ideas complejas.

En la misma física, tenemos muchas maneras de definir la energía, siendo en parte el modo en la cual se obtiene dicha energía. Son las siguientes:

• Energía cinética: Asociada al movimiento de los cuerpos.
• Energía potencial mecánica: Energía almacenada en los cuerpos.
• Energía potencial eléctrica: En este caso, se tratan cargas eléctricas.
• Calor o energía térmica.
• Energía Interna.
• Energía en reposo.

Son algunos casos en las que podemos obtener energía hablando físicamente. Pero hay que recordar que no generamos en sí esta energía, con un principio muy esencial  que está presente en casi todas las situaciones físicas [1]: principio de la conservación de la energía :

"La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma "

Claro que una buena demostración de este teorema es una tarea más complicada. De momento solo es cuestión de creer en él. Ya que también existen casos muy particulares que esto no ocurre (estudiar sistemas en específico), pero a nivel universal o casos de sistemas conservativos (y considerando otros aspectos) esto siempre ocurre.

Energía en economía

Si bien no tiene un significado físico aquí, en aspectos de bienes sí que tiene una relevancia muy marcada. No se mide como magnitud física, pero sí como un recurso disponible, tomando en consideración si es o no limitado, renovable  etc. Para ello, se usan los conceptos[2] de ingreso energético  y  capital energético.

Ingreso energético Son los recursos energéticos renovables. No hay ninguna necesidad de interferir en sus procesos naturales de renovación. Algunos ejemplos son una corriente de viento o una caída de agua por una cascada.

Una cascada de agua: Aquí, en un ciclo normal de lluvias, el agua permanecerá cayendo y es posible aprovechar esta caída para obtener energía mecánica y posteriormente transformarla en electricidad.

Capital energético Son aquellas fuentes de energía las cuales no son renovables. Tales como el petróleo, el carbón y gas natural.

El ejemplo más sencillo es el del petróleo. Es un recurso limitado y por ende, sus derivados también lo son. Por ello, la gasolina es también una fuente de capital energético y como podemos ver es de las fuentes más fundamentales como combustible de autos.

Si bien no hay mucho que decir respecto al carácter económico de la energía, la realidad es que es importante tomar en cuenta tanto la definición física como económica de la misma ya que un país puede medir sus disponibilidades de energía (a modo de recursos) y así encontrar algún proceso más eficiente de su obtención.

La energía y su relación con la economía, la física y la sustentabilidad.

¿De qué manera podemos relacionar esto con la sustentabilidad?. Es más sencillo de lo que parece. Si en un país se tiene una medida de qué se tiene y cómo se usa, podemos encontrar la manera de aumentar la eficiencia al administrar los recursos disponibles. 

Una manera de medirlo es con la disponibilidad,  que se resume en  que al momento de explotar los recursos, es necesario considerar aspectos como energías más económicas, más abundantes, ricas y menos contaminadas. No es viable consumir una fuente de energía que sea muy cara o que no sea limpia y en su proceso de tratado se generen más costos. Por ello, explotar un material no es simplemente pensar en ganancias, será necesario trazar todo un plan de producción y así, tener previsto el caso de qué hacer si se llegara a agotar la fuente de capital energético.

En un caso, tendríamos que el capital energético es insuficiente para mantener la demanda energética de un país y conllevaría a obtener recursos energéticos de otro modo, quizás comprando a otras naciones, lo cual no sería eficiente económicamente hablando para aquel que no tiene opciones. Es aquí donde se introduce una de las mejores alternativas para darle importancia al ingreso energético: Las energías renovables o alternas.

Por el momento dejaremos el tema de energías renovables para otra sección del blog, ya que sí es un tema bastante extenso, pero igualmente fascinante. Las energías alternas son una opción viable, no es la solución a tener un mundo libre de contaminación ya que, la idea no es encontrar algo que no contamine, no existe tal cosa, pero sí lo que sea más amigable con nosotros y la naturaleza. No es tarea sencilla, pero imposible no lo es.

Referencias

[1] Vazquez Arteaga , Y., Pérez León, E., Rojas Juárez, L., & Ancelmo Ramírez, J. A. (2020). Ley de la conservación de la energía. TEPEXI Boletín Científico De La Escuela Superior Tepeji Del Río, 7(14), 62-65. https://doi.org/10.29057/estr.v7i14.5590.

[2] Henry, J. Glynn & Heinke, Gary W.. (1999). Ingeniería ambiental. México: PRETINCE HALL.

[3] Young, Hugh D & Freedman, Roher A.. (2018). Físisca universitaria con física moderna 1. México: Pearson Educación.

[4] https://es.m.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa