LOW←TECH MAGAZINE Español

Como hacer nuevamente sostenible la energía de biomasa

Sun, 20 Sep 2020 00:00:00 +0000

Imagen: Copas de árboles podadas en Alemania. Imagen: René Schröder (CC BY-SA 4.0).

¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?

Abogar por el uso de biomasa como fuente de energía renovable - reemplazando los combustibles fósiles - se ha vuelto un tema controvertido entre los defensores del medio ambiente. Los comentarios que generó el artículo anterior, que discutía el uso de cocinas termoeléctricas, lo demuestran claramente:

“Tal como el film Planeta de los Humanos muestra, la biomasa - o sea, árboles muertos - no es de ninguna manera una fuente renovable, aunque la UE la clasifique de esa forma.”
“¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?”
“El artículo no menciona que una cocina a leña produce más CO2 que una planta de carbón, por cada tonelada de leña/carbón quemada”
“Esto es una locura. Quemar árboles para reducir nuestra huella de carbono es un oxímoron.”
“Tan solo la huella de carbón es horrorífica.”
“El mayor problema con quemar algo es que una vez que se lo quema, desaparece para siempre.”
“La única pregunta tonta que puedo agregar a la tontera de esta pieza es, ¿De dónde proviene toda esa madera?”

Al contrario de lo que sugieren estos comentarios, el artículo no propone expandir el uso de biomasa como fuente de energía. Lo que hace es argumentar que se podría aprovechar la actual quema de biomasa – realizada por aproximadamente el 40% de la población mundial actual – para producir electricidad como un producto derivado, adosando un módulo termoeléctrico. Sin embargo, varios usuarios mantuvieron sus críticas luego de leer el artículo más cuidadosamente. Uno de ellos escribió: “Deberíamos intentar eliminar la quema de biomasa, no hacerla más atractiva”.

Aparentemente el enfoque de alta tecnología ha penetrado la mente de los medioambientalistas (urbanos) hasta tal punto, que ven a la biomasa como una fuente de energía intrínsecamente problemática, similar a los combustibles fósiles. Para ser claro, los críticos tienen razón en denunciar las prácticas no sostenibles en la producción de biomasa. Sin embargo, estas son consecuencia de un abordaje “industrial” y relativamente reciente a la silvicultura. Si miramos las prácticas tradicionales de manejo de bosques, resulta claro que la biomasa es una de las fuentes de producción potencialmente más sostenibles del planeta.

Poda de vástagos: obtener madera sin matar al árbol

Hoy en día, la mayoría de la madera se cosecha matando árboles, pero antes de la revolución industrial, se la tomaba de árboles vivos a los que se “recepaba”, cosechando solo sus vástagos. El principio de recepar se basa en la habilidad natural de varios árboles de hoja ancha, de crecer nuevamente a partir de troncos o raíces dañados – daño causado por incendios, viento, nieve, animales, patógenos, o (en laderas) la caída de piedras. La administración del recepado consiste en cortar los árboles a ras del suelo, luego de lo cual la base – el “tocón” – genera nuevos vástagos, resultando en un árbol con múltiples tallos.

Imagen: Un tocón recepado. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Conjunto de robles recientemente recepados. Crédito: Henk vD. (CC BY-SA 3.0)

Imagen: Tocones recepados en Surrey, Inglaterra. Crédito: Martinvl (CC BY-SA 4.0)

Cuando pensamos en un bosque, o una plantación de árboles, imaginamos un paisaje cubierto por árboles altos. Sin embargo, hasta principios del siglo veinte, al menos la mitad de los bosques europeos estaban recepados, dándoles una apariencia más similar a arbustos. ¹ El recepado de árboles se remonta a la era de piedra. La gente construía sus viviendas y senderos a través de pantanos, usando miles de ramas del mismo tamaño – tarea que solo podrían realizarse mediante el recepado de árboles. ²

Mapas: La extensión histórica aproximada de los bosques recepados en la República Checa (arriba) y España (abajo). Fuente: \"Coppice forests in Europe\", ver [^1]

Desde entonces, la técnica ha formado parte de la producción de madera no solo en Europa, sino en todo el mundo. El recepado se expandió enormemente durante los siglos dieciocho y diecinueve, cuando el crecimiento poblacional y el auge de la actividad industrial (producción de vidrio, hierro, cerámicas y cal) aumentaron la demanda de madera.

Ciclos de rotación cortos

Dado que los vástagos de un árbol recepado pueden aprovechar su sistema de raíces bien desarrollado, su producción de madera es más rápida que la de un árbol alto. Para ser más precisos: a pesar de que su eficiencia de fotosíntesis es la misma, un árbol alto provee mayor cantidad de biomasa bajo tierra (en las raíces), mientras que uno recepado produce mayor cantidad arriba (en los vástagos) – lo que resulta claramente más práctico para la cosecha. ³ Parcialmente debido a eso, el recepado se basaba en ciclos de rotación cortos, generalmente de entre dos y cuatro años, aunque también se empleaban rotaciones de solo un año, o de hasta 12 años o más.

Imágenes: Tocones recepados con distintos ciclos de rotación. Crédito: Geert Van der Linden.

Gracias a sus ciclos de rotación cortos, los bosques recepados eran una fuente regular y confiable de leña. Se los dividía frecuentemente en una cantidad de areas de acuerdo a la cantidad de años de la rotación planificada. Por ejemplo, si se cosechaban los vástagos cada tres años, el bosque se dividía en tres areas, de las que se cosechaba una por año. Los ciclos de rotación cortos también significaban que el carbón emitido al quemar la leña se absorbía luego de unos pocos años, haciendo esta técnica realmente carbono-neutral. Con ciclos de rotación muy cortos, los nuevos crecimientos podían ser cosechados en el momento en que los viejos ya se habían secado lo suficiente como para poder ser quemados.

La capacidad de regeneración de los tocones de algunas especies se reduce a medida que se vuelven viejos. Luego de varias rotaciones, estos árboles se cosechaban completamente y eran reemplazados por árboles nuevos, o se los cosechaba usando ciclos de rotación más prolongados. Otras especies se regeneran bien sin importar la edad, y pueden proveer vástagos por siglos, especialmente en suelos ricos y con una buena provisión de agua. Algunos árboles recepados han sobrevivido probablemente más de 1000 años.

Biodiversidad

Podemos hablar de “bosque recepado”, o de “plantación recepada”, pero en realidad no se trataba ni de uno ni del otro; quizás algo entre medio. A pesar de ser administrados por humanos, los bosques recepados no destruían el medio ambiente, sino todo lo contrario. Cosechar la madera de árboles vivos, en vez de matarlos, es beneficial para los seres que dependen de ellos. Los bosques recepados pueden tener una biodiversidad mayor que los bosques no administrados, porque contienen siempre areas con diferentes niveles de luz y de crecimiento. Esto no es el caso de las plantaciones industriales, que albergan muy poca vida animal o vegetal, y que tienen ciclos de rotación largos (al menos veinte años).

Imagen: Troncos recepados en los Países Bajos. Credit: K. Vliet (CC BY-SA 4.0)

Imagen: Castaños recepados en Flexham Park, Sussex, England. Crédito: Charlesdrakew, dominio público.

Pero nuestros antecesores también cortaban árboles altos con troncos de gran diámetro, solo que no para leña. Los árboles grandes solo eran “matados” cuando se necesitaban maderas grandes, por ejemplo para construir barcos, edificaciones, puentes o molinos. ⁴ Los bosques recepados podían contener árboles altos (un “recepado con estándares”), a los que se dejaba crecer por décadas, mientras que los otros árboles eran regularmente cosechados. Sin embargo, inclusive estos árboles podían ser parcialmente recepados, por ejemplo cosechando sus ramas.

Árboles multipropósito

La plantación arquetípica promovida por el mundo industrializado consiste en árboles de una única especie, en hileras con intervalos regulares, y provee un único producto – madera para la construcción, pulpa de madera para producir papel, o combustible para plantas de energía. En contraste, en los bosques recepados de tiempos pre-industriales, se le daban múltiples propósitos a los árboles: proveían leña, pero también material para la construcción y alimento para animales.

El tamaño deseado de la madera, dado por el uso que se le daría a los vástagos, determinaba el período de rotación del recepado. No todos los tipos de madera son adecuados para todos los usos, por lo que los bosques recepados contenían frecuentemente árboles de diversas especies y de distintas edades. Del mismo tocón podían también cosecharse vástagos de distintas edades (“recepado selectivo”) y las rotaciones podían cambiar a lo largo del tiempo, dependiendo de las necesidades y prioridades de la actividad económica.

Imagen: Una pequeña arboleda con una mezcla de árboles estándar, recepados, y con su copa podada. Crédito: Geert Van der Linden.

La madera recepada se usaba para construir prácticamente cualquier cosa que fuera necesaria en la comunidad. ⁵ Por ejemplo, los vástagos de sauces jóvenes, que son muy flexibles, se trenzaban para hacer canastas y cajones, mientras que los brotes de castaño, que no se expanden ni contraen luego del secado, se usaban para construir todo tipo de barriles. Los fresnos y sauces cabrunos, de madera recta y resistente, proveían el material para fabricar los mangos de escobas, hachas, palas, rastrillos y otras herramientas.

Los vástagos de avellanos jóvenes se cortaban longitudinalmente, se los intercalaba entre las vigas de las construcciones, y luego se los sellaba con marga y estiércol de vaca, resultando en la llamada construcción bahareque o fajina. Los brotes de avellanos también se usaban para mantener firmes los techos de paja. Los alisos y sauces se usaban como pilotes de cimientos o para reforzar los márgenes de los ríos, dado que pueden mantenerse en buen estado bajo el agua por tiempo prácticamente ilimitado. Pero el uso de los bosques para proveer insumos para la construcción y herramientas no limitaba su capacidad de proveer energía: dado que la madera se usaba mayormente en la misma localidad, al final de su vida útil podía ser usada como leña.

Imagen: Cosechando pienso de hojas en la comuna Leikanger, Noruega. Crédito: Leif Hauge. Fuente: [^19]

Los bosques recepados también proveían comida. Por un lado, para las personas: frutas, frutos del bosque, trufas, nueces, hongos, hierbas, miel y carne de caza. Por el otro, eran una fuente importante de alimento para los animales de granja, y antes de la revolución industrial, muchas ovejas y cabras se alimentaban con “pienso de hojas” ⁶ – con o sin ramas.

Los olmos y fresnos eran algunas de las especies más nutritivas, pero las ovejas recibían también hojas de abedul, avellanos, tilos y hasta robles, y las cabras, de alisos. En las regiones montañosas los caballos, ganado, cerdos y gusanos de seda recibían también pienso de hojas, que se dejaba crecer en rotaciones de tres a seis años, cuando las ramas proveían la mayor relación de hojas por madera. Luego de que los animales comieran las hojas, aún se podía quemar la madera.

Copas y setos podados

Los tocones recepados son vulnerables a los animales de pastoreo, especialmente cuando los vástagos son aún jóvenes, por lo que los bosques recepados eran a menudo protegidos por una cerca, zanja, o setos. En contraste, el podado de copas permitía combinar animales y árboles en la misma tierra. Los árboles se podaban al igual que los recepados, pero a una altura de al menos dos metros, para proteger a los vástagos jóvenes de los animales.

Ilustración: Distintas formas de desramar un árbol. Crédito: Helen J. Read, ver [^1]

Imagen: Árboles con sus copas podadas, en Segovia, Spain. Crédito: [Ecologistas en Acción](https://www.ecologistasenaccion.org/35724/).

Los prados y campos arbolados – mosaicos de pasto y bosque – combinaban el pastoreo con la producción de alimento, leña y/o madera para la construcción, provenientes de árboles con sus copas podadas. Una práctica frecuente era enviar cerdos durante el otoño a los bosques de robles podados, para que pudieran alimentarse de las bellotas caídas. Este sistema fue durante siglos una parte importante de la producción de cerdo en Europa. ⁷ El “huerto de pradera” o “huerto con pastoreo” combinaba el cultivo de frutas y el pastoreo. Los árboles frutales con copa podada proporcionaban sombra a los animales, que no podían alcanzar la fruta, pero fertilizaban el suelo.

Imagen: Bosque o pradera? Algo entre medio. Una \"dehesa\" (granja forestal de cerdos) en España. Crédito: Basotxerri (CC BY-SA 4.0).

Imagen: Ganado pastando entre árboles con copa podada en Huelva, España. (CC BY-SA 2.5)

Imagen: Un huerto de pradera rodeado de setos en Rijkhoven, Bélgica. Credit: Geert Van der Linden.

Mientras que hoy día la agricultura y silvicultura son actividades estrictamente separadas, en el pasado la granja era el bosque y viceversa. Tendría mucho sentido volver a esa combinación, dado que la agricultura y la producción de ganado – y no la producción de madera – son los principales impulsores de la deforestación. Si los árboles proporcionaran comida para los animales, la producción de carne y de lácteos llevaría a la deforestación. Si se pudiera cultivar en un campo con árboles, la agricultura no llevaría a la deforestación. Las granjas-bosques podrían también mejorar las condiciones de los animales, la fertilidad del suelo, y controlar la erosión.

Plantaciones en línea

Extensas plantaciones podían consistir de árboles recepados o de copa podada, y era frecuente que fueran administradas comunalmente. Pero las técnicas de recepado y podado de copa no eran usadas exclusivamente en bosques de grandes dimensiones. Se las usaba también en pequeñas arboledas entre los campos, o junto a casas rurales, en cuyo caso podían ser administradas por cada hogar. Las plantaciones en línea producían una gran cantidad de madera alrededor de las granjas, los campos y praderas, cerca de edificaciones o al costado de caminos, senderos y vías fluviales. En esos casos se podían ver también árboles desramados y arbustos siendo usados como densos setos. ⁸

Imagen: Paisaje con setos en Normandía, Francia, alrededor de 1940. Crédito: W Wolny, dominio público.

Imagen: Plantaciones en línea en Flandes, Bélgica. Detalle del mapa Ferraris, 1771-78.

Aunque las plantaciones en línea se asocian normalmente con los setos en Inglaterra, eran comunes también en vastas áreas de Europa continental. En 1904, el historiador inglés Abbé Mann describió su sorpresa durante un viaje a Flandes (hoy día parte de Bélgica): “Todos los campos están tan rodeados de setos, densos con árboles, que el perfil entero del país, visto desde una cierta altura, parece un bosque continuo”. Una característica típica de la región era la gran cantidad de árboles con copas podadas. ⁸

Al igual que los bosques recepados, las plantaciones en línea tenían usos diversos, y proveían a la gente de leña, madera para la construcción y alimento para los animales. Sin embargo, a diferencia de los bosques recepados, tenían usos adicionales en función de su ubicación. ⁹ Uno de ellos era la separación de terrenos: dejaba a los animales de granja dentro, y a los animales salvajes, o de pastoreo, en los terrenos comunes, del lado de afuera. Había varias técnicas para hacer impenetrables los setos, inclusive para animales pequeños como los conejos. Alrededor de las praderas, se plantaban los setos o árboles de copas podadas (“setos de árboles podados”) muy cerca unos de otros, de forma tal que podían frenar inclusive a los animales grandes, como vacas. Si se entramaban ramas de sauce entre ellos, podían impedir también el ingreso de animales más pequeños. ⁸

Imagen: Detalle de un seto de Tejo. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Un seto. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Seto de árboles con copas podadas en Nieuwekerken, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tocones recepados en una pradera. Crédito: Jan Bastiaens.

Los árboles y plantaciones en línea también ofrecían resguardo contra el clima. Las plantaciones en línea protegían del viento a los campos, huertas y cultivos de vegetales, evitando la erosión de la tierra y el daño de los cultivos. En climas más cálidos, los árboles también podían proteger a los cultivos del sol y fertilizar la tierra. Los tilos podados, de follaje tupido, se plantaban habitualmente junto a construcciones de fajina para protegerlos del viento, la lluvia y el sol. ¹⁰

Las montañas de estiércol podían ser protegidas por uno o más árboles, previniendo que tan valioso recurso se evaporara debido al sol o al viento. En el patio de un molino de agua, la rueda de agua podía ser protegida por un árbol para prevenir que la madera se expandiera o contrajera en momentos de sequía o inactividad. ⁸

Imagen: Un árbol de copa podada protege la rueda de un molino de agua. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tilos con sus copas podadas protegen una construcción en una granja en Nederbrakel, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

La ubicación importa

A lo largo de caminos, senderos y vías fluviales, las plantaciones en línea servían los mismos propósitos – en función de su ubicación – que servían en las granjas. Se conducía al ganado y los cerdos por vías pecuarias marcadas a ambos lados con setos, árboles recepados o con su copa podada. Con la aparición del ferrocarril, las plantaciones en línea sirvieron para evitar las colisiones con animales. Protegían de las inclemencias del clima a los viajantes, y marcaban la ruta para evitar que tanto personas como animales se desviaran del camino en paisajes nevados. Prevenían la erosión del suelo en las márgenes de ríos y en los caminos excavados.

Todas estas funciones podían también ser provistas por cercas de madera “muerta”, que son más fáciles de mover que los setos, requieren menos espacio, no compiten por la luz y comida con los cultivos, y pueden instalarse en poco tiempo. ¹¹ Sin embargo, en épocas y lugares donde la madera era escasa, era preferible (y a veces obligatorio) un seto vivo, que proporcionaba continuamente madera, mientras que una cerca la consumía. Una cerca de madera muerta puede ahorrar madera y espacio en el lugar, pero la madera necesaria para su construcción y mantenimiento debe crecer y ser cosechada en algún otro lugar en las inmediaciones.

Imagen: Seto con árboles podados en Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Se maximizaba el uso local de las maderas. Por ejemplo, el árbol plantado junto a la rueda del molino de agua no era cualquier tipo de árbol. Era un cornejo rojo u olmo, cuya madera era la más adecuada para construir los engranajes en el interior del molino. Cuando hacía falta una parte nueva por reparaciones, se cosechaba la madera junto al molino. Asimismo se usaban las plantaciones en línea a lo largo de los caminos de tierra para su mantenimiento. Se usaban atados de vástagos para los cimientos o para rellenar agujeros. Los árboles se recepaban o se podaban sus copas, por lo que podía cumplir sus múltiples funciones al mismo tiempo.

Hoy en día, cuando se aboga por el plantado de árboles, se fijan objetivos en función del área cubierta, o la cantidad de árboles, sin prestar demasiada atención a su ubicación, que podría ser inclusive del otro lado del mundo. Sin embargo, como estos ejemplos muestran, plantar árboles cerca de donde será usada su madera, y en la ubicación correcta, puede optimizar significativamente su potencial.

Marcado por límites

El recepado prácticamente desapareció de las sociedades industriales, mientras que los árboles con copas podadas aún pueden verse en parques y en las calles. Sus recortes, que en otros tiempos servían de sustento a comunidades enteras, ahora se consideran productos residuales. Si el recepado funcionó tan bien, por qué se abandonó su uso como fuente de energía, materiales y comida? La respuesta es simple: los combustibles fósiles. Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos.

Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos

Los combustibles fósiles han desplazado a la madera como fuente de energía y materiales. El carbón, gas y petróleo reemplazaron a la leña en la cocina, calefacción del hogar y del agua, y en los procesos industriales basados en energía térmica. El metal, concreto y los ladrillos, materiales disponibles desde hace siglos, se volvieron alternativas viables a la madera solo luego de que su producción fuera posible con combustibles fósiles, que también nos proporcionaron los plásticos. Los fertilizantes artificiales, productos de combustibles fósiles, aumentaron la oferta y el transporte global de alimentos para animales, volviendo obsoleto el pienso de hojas. La mecanización de la agricultura, facilitada por combustibles fósiles, permitió el cultivo en lotes mucho más grandes, y llevó a la eliminación de los árboles y de las plantaciones en línea en las granjas.

Menos obvio, pero igual de importante, es que los combustibles fósiles transformaron la silvicultura misma. La cosecha de la madera, su procesamiento y transporte dependen hoy en día fuertemente de los combustibles fósiles, mientras que en otros tiempos se basaban enteramente en energía humana y animal, que a su vez proviene del consumo de biomasa. Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Imagen: Cosechando madera de árboles con sus copas podadas en Bélgica, 1947. Crédito: Zeylemaker, Co., Nationaal Archief (CCO)

Imagen: Transportando leña en el País Vasco. Fuente: Notes on pollards: best practices' guide for pollarding. Gipuzkoaka Foru Aldundía-Diputación Foral de Giuzkoa, 2014.

La madera se cosechaba y procesaba a mano, usando herramientas simples como cuchillos, machetes, corquetes, hachas, y (más tarde) sierras y serruchos. Como el trabajo necesario para cosechar los árboles a mano aumenta con el diámetro del tronco, era más conveniente y económico cosechar varias ramas, en vez de talar un par de árboles grandes. Adicionalmente, no había necesidad de dividir la madera recepada luego de su cosecha. Los vástagos se cortaban con una longitud aproximada de un metro, y se los ataba en haces, fáciles de manipular manualmente.

Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Para transportar la leña, nuestros antepasados dependían de carros tirados por animales, transitando caminos en general en mal estado. Esto significaba que, a menos que se los transportara por agua, la leña debía cosecharse en un radio de como mucho 15 a 30 kilómetros del lugar donde sería usada. ¹² Más allá de esas distancias, la cantidad de energía animal requerida para el transporte era mayor que la de la leña transportada, y hubiera tenido más sentido usar el campo para crecer la madera y no para alimentar al animal de carga. ¹³ Había algunas excepciones a esta regla. Algunas actividades industriales, como la producción de hierro o potasa, podían mudarse a bosques más distantes, dado que transportar hierro o potasa era más económico que transportar la leña necesaria para su producción. Sin embargo, en general los bosques recepados (y por supuesto, las plantaciones en línea) se encontraban en las inmediaciones de los asentamientos donde se emplearía su madera.

En resumen, el recepado surgió en un contexto con límites. Dado su crecimiento rápido y las diversas posibilidades de empleo del espacio, permitía maximizar la provisión de madera local en un área determinada. El uso de ramas pequeñas hacía su cosechado y transporte tan conveniente y económico como era posible.

¿Puede mecanizarse el recepado?

A partir del siglo veinte, la cosecha de madera se ha realizado con Motosierras, y desde los 80, cada vez más con vehículos poderosos que, en solo minutos, pueden talar árboles enteros y cortarlos en el mismo lugar. Los combustibles fósiles también permitieron mejor la infraestructura de transporte, dándonos acceso a reservas de madera que hasta entonces eran inalcanzables. En consecuencia, la leña puede cultivarse hoy en día en un lugar, y transportarse al otro extremo del mundo para su consumo.

El uso de combustibles fósiles agrega emisiones de carbono a lo que solía ser una actividad carbono-neutral. Pero mucho más importante es que ha llevado la producción de madera a una escala mucho más grande y menos sustentable. ¹⁴ El transporte usando combustibles fósiles destruyó la conexión entre oferta y demanda que existía en la silvicultura regional. Si la provisión de madera es limitada, una comunidad no tenía otra opción que lograr un balance entre el cosechado y la capacidad de regeneración del bosque. Si no, se arriesgaban a quedarse sin leña, madera para construir, o pienso de hoja, y debía ser abandonada.

Imagen: Plantaciones de sauces recepados, cosechados mecánicamente. Poco tiempo luego del recepado (derecha), crecimiento de 3 años (izquierda). Crédito: Lignovis GmbH (CC BY-SA 4.0).

El cosechado enteramente mecanizado ha llevado a la silvicultura a una escala que es incompatible con las prácticas forestales sustentables. Nuestros antepasados no cortaban árboles enteros para leña, porque no era económicamente viable. Hoy en día la industria hace exactamente eso, porque gracias a la mecanización, es la opción más rentable. Comparado con la industria forestal, donde un trabajador puede cosechar hasta 60m3 de madera en una hora, el recepado es extremadamente labor intensivo. En consecuencia, no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

El recepado no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

Algunos científicos e ingenieros intentaron solucionar esto, empleando máquinas para cosechar árboles recepados. ¹⁵ La mecanización, sin embargo, no es fácil. El uso de máquinas solo resulta práctico y rentable en terrenos relativamente grandes de cultivo (> 1 ha), con árboles de la misma edad y especie, cosechados con un único propósito (generalmente, leña para producir energía). Tal como hemos visto, esto excluye otras formas posible de administración del recepado, tal como árboles de usos múltiples y plantaciones en línea. Si uno agrega el uso de combustibles fósiles para su transporte, el resultado es un tipo de manejo industrial del recepado que ofrece pocas ventajas.

Imagen: Árboles recepados a lo largo de un arroyo en 's Gravenvoeren, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

El manejo sostenible de los bosques es esencialmente local y manual. Esto no significa que debamos repetir el pasado para hacer sostenible nuevamente el uso de biomasa. Por ejemplo, la distancia a las fuentes de madera puede ser mayor si usamos medios de transporte de bajo consumo energético, como bicicletas de carga o teleféricos, que pueden operarse sin necesidad de combustibles fósiles. Las herramientas manuales también mejoraron mucho en términos de eficiencia y ergonomía. Podríamos usar inclusive motosierras con biocombustibles – un uso mucho más realista que en motores de vehículos. ¹⁶

El pasado vive

Este artículo comparó la producción industrial de biomasa, con las formas históricas de manejo de bosques en Europa, pero la realidad es que no necesitamos mirar al pasado para encontrar inspiración. El 40% de la población mundial consiste en gente en sociedades de bajos recursos, que aún queman madera para cocinar, calentar el agua o el hogar. En vez de consumir madera producida industrialmente, obtienen su leña de la misma forma que empleábamos en tiempos pasados, aunque las especies de árboles y las condiciones del entorno puedan ser bastante distintas. ¹⁷

Un estudio de 2017 calculó que el consumo de madera por parte de gente en sociedades “en desarrollo” – representando el 55% de la cosecha de madera, y entre el 9 y 15% de la energía consumida globalmente – es responsable por entre un 2 y 8% de los impactos climáticos de causa antropocéntrica. ¹⁸ ¿Por qué tan poco? Porque de acuerdo a los científicos, en sociedades en desarrollo, alrededor de dos tercios de la madera se cosecha en forma sostenible. La gente recolecta principalmente madera muerta, crecen una gran cantidad fuera de los bosques, aplican recepado y poda de copas, y prefieren darle usos múltiples a los árboles, que son demasiado valiosos como para ser cortados. Los motivos son los mismos que los de nuestros antepasados: la gente no tiene acceso a combustibles fósiles, y por lo tanto deben limitarse a la madera de procedencia local, que debe ser cosechada y transportada manualmente.

Imagen: Mujer africana transportando leña. (CC BY-SA 4.0)

Estos números confirman que la biomasa de por si no es el problema. Si el resto de la humanidad viviera como lo hace el 40% que aún quema biomasa regularmente, no tendríamos una crisis climática. Lo que es realmente insostenible es un estilo de vida con alto consumo energético. Claramente no podemos sostener una sociedad industrial de alta tecnología usando únicamente bosques recepados y plantaciones en línea. Pero lo mismo es cierto para cualquier otra fuente de energía, incluyendo el uranio o los combustibles fósiles.

Múltiples referencias: Unrau, Alicia, et al. Coppice forests in Europe. University of Freiburg, 2018. // Notes on pollards: best practices’ guide for pollarding. Gipuzkoako Foru Aldundia-Diputación Foral de Gipuzkoa, 2014. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Aarden wallen in Europa, in “Tot hier en niet verder: historische wallen in het Nederlandse landschap”, Henk Baas, Bert Groenewoudt, Pim Jungerius and Hans Renes, Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed, 2012. ↩︎
Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. ↩︎
Holišová, Petra, et al. “Comparison of assimilation parameters of coppiced and non-coppiced sessile oaks”. Forest-Biogeosciences and Forestry 9.4 (2016): 553. ↩︎
Perlin, John. A forest journey: the story of wood and civilization. The Countryman Press, 2005. ↩︎
La mayor parte de esta información proviene de una publicación Belga (en idioma Holandés): Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. For a good (but concise) reference in English, see Rotherham, Ian. Ancient Woodland: history, industry and crafts. Bloomsbury Publishing, 2013. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
A pesar de que el pienso de hoja se usaba a lo largo de toda Europa, era particularmente empleado en las regiones montañosas, como Escandinavia, los Alpes o los Pirineos. Por ejemplo, en 1850, 1,3 millones de cabras en Suecia consumieron un total de 190 millones de fajos de hojas caídas al año, provenientes de árboles no perennes, generalmente con sus copas podadas. Cosechar pienso de hoja precede el uso de heno como comida de invierno. Las ramas pueden cortarse con herramientas de piedra, mientras que hacen falta herramientas de bronce o de hierro para cortar paste. Mientras que el recepado y podado de copas solía realizarse en el invierno, el pienso de hojas se cosecha lógicamente en el verano. Atajos de pienso de hoja solían dejarse para secar sobre los árboles con copas podadas. Referencias: Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Slotte H., “Harvesting of leaf hay shaped the Swedish landscape”, Landscape Ecology 16.8 (2001): 691-702. ↩︎
Wealleans, Alexandra L. “Such as pigs eat: the rise and fall of the pannage pig in the UK”. Journal of the Science of Food and Agriculture 93.9 (2013): 2076-2083. ↩︎
Información obtenida de varias publicaciones en idioma Holandés: Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. // Handleiding voor het beheer van hagen en houtkanten met erfgoedwaarde. Thomas Van Driessche, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2019 // Knotbomen, knoestige knapen: een praktische gids. Geert Van der Linden, Jos Schenk, Bert Geeraerts, Provincie Vlaams-Brabant, 2017. // Handleiding: Het beheer van historische dreven en wegbeplantingen. Thomas Van Driessche, Paul Van den Bremt and Koen Smets. Agentschap Onroerend Erfgoed, 2017. // Dirkmaat, Jaap. Nederland weer mooi: op weg naar een natuurlijk en idyllisch landschap. ANWB Media-Boeken & Gidsen, 2006. // Una buena fuente en Inglés es: Müller, Georg. Europe’s Field Boundaries: Hedged banks, hedgerows, field walls (stone walls, dry stone walls), dead brushwood hedges, bent hedges, woven hedges, wattle fences and traditional wooden fences. Neuer Kunstverlag, 2013. // Si las plantaciones en línea se usaban principalmente para la producción de madera, los árboles se plantaban a cierta distancia unos de otros, recibiendo más luz, y por lo tanto aumentando la producción de madera. Si se las usaba principalmente como barreras entre lotes, entonces se los plantaba más cerca unos de otros. Esto reducía el tamaño de la cosecha, pero incentivaba un crecimiento más espeso. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
De hecho, los bosques recepados pueden tener también una función dada por su ubicación: podían ubicarse en los alrededores de una ciudad o asentamiento, y formar un obstáculo impenetrable para atacantes, vengan a pie o a caballo. No podían ser destruidos fácilmente con dispares, a diferencia de una pared. Fuente: ⁵ ↩︎
Los Tilos se usaba inclusive para prevenir incendios. Se los plantaba al lado de los hornos para prevenir que las chispas llegaran a las pilas de leña, heno, o a los techos de paja. Fuente: ⁵ ↩︎
El hecho de que los setos y árboles sean más difíciles de mover que las cercas de madera muerta y los postes, también tiene ventajas prácticas. En Europa, y hasta la era Francesa, no había registros de tierra, y los límites se marcaban físicamente sobre el terreno. El trabajo del topógrafo quedaba sellado con el plantado de un árbol, mucho más difícil de mover en forma sigilosa que un poste o una cerca. Fuente: ⁵ ↩︎
Y en caso de poder transportarla distancias mayores por agua, la madera debía ser cosechada unos 15 a 30 km del río o la costa. ↩︎
Sieferle, Rolf Pieter. The Subterranean Forest: energy systems and the industrial revolution. White Horse Press, 2001. ↩︎
Para ver distintas escalas de la producción de madera: Jalas, Mikko, and Jenny, Rinkinen. “Stacking wood and staying warm: time, temporality and housework around domestic heating systems”, Journal of Consumer Culture 16.1 (2016): 43-60. // Rinkinen, Jenny. “Demanding energy in everyday life: insights from wood heating into theories of social practice.” (2015). ↩︎
Vanbeveren, S.P.P., et al. “Operational short rotation woody crop plantations: manual or mechanised harvesting?” Biomass and Bioenergy 72 (2015): 8-18. ↩︎
Sin embargo, las motosierras tiene efectos adversos en algunas especies de árboles, tales como una reducción del crecimiento, o la transmisión de enfermedades. ↩︎
Múltiples fuentes que tratan sobre prácticas forestales tradicionales en África: Leach, Gerald, and Robin Mearns. Beyond the woodfuel crisis: people, land and trees in Africa. Earthscan, 1988. // Leach, Melissa, and Robin Mearns. “The lie of the land: challenging received wisdom on the African environment.” (1998) // Cline-Cole, Reginald A. “Political economy, fuelwood relations, and vegetation conservation: Kasar Kano, Northerm Nigeria, 1850-1915.” Forest & Conservation History 38.2 (1994): 67-78. ↩︎
Múltiples referencias: Bailis, Rob, et al. “Getting the number right: revisiting woodfuel sustainability in the developing world.” Environmental Research Letters 12.11 (2017): 115002 // Masera, Omar R., et al. “Environmental burden of traditional bioenergy use.” Annual Review of Environment and Resources 40 (2015): 121-150. // Study downgrades climate impact of wood burning, John Upton, Climate Central, 2015. ↩︎

Cocinas termoeléctricas: es hora de descartar los paneles solares?

Tue, 26 May 2020 00:00:00 +0000

Ilustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

Si los molinos de viento de 2.000 años de antigüedad son los predecesores de las turbinas de viento modernas.

La fotosíntesis también nos ha proporcionado todo tipo de energía mecánica a lo largo de la historia: nos ha provisto de combustible tanto para humanos como para animales, y de materiales de construcción para molinos de viento y agua. Ni los antiguos molinos de viento ni las antiguas cocinas a leña proveen electricidad, pero ambos pueden ser adaptados para hacerlo: basta con conectar un generador eléctrico al molino, y uno termoeléctrico a la cocina.

Generadores Termoeléctricos

Los generadores termoeléctricos (o “GTES”) son muy similares a los generadores “fotoeléctricos” – llamados hoy en día generadores “fotovoltaico”, o celdas solares FV: un generador fotovoltaico convierte luz directamente en electricidad, y un generador termoeléctrico convierte calor directamente en electricidad. ¹

Un generador termoeléctrico consiste en uno o más lingotes de elementos semiconductores conectados en serie con planchas de metal, intercalados entre dos placas de material eléctricamente aislante, pero térmicamente conductor, formando un módulo muy compacto. ² Pueden adquirirse de varios fabricantes, como Hi-Z, Tellurex, Thermalforce o Thermomanic.

Un módulo termoeléctrico. Imagen: Gerardtv (CC BY-SA 3.0)

Un módulo termoeléctrico. Imagen usada con permiso, Applied Thermoelectric Solutions LLC, [Cómo funciona un generador termoeléctrico](https://thermoelectricsolutions.com/how-thermoelectric-generators-work/).

Si uno adhiere un módulo termoeléctrico a la superficie de una cocina a leña, producirá electricidad cuando la cocina se use para cocinar, calefaccionar o calentar agua. A lo largo de varios experimentos y prototipos descriptos en mayor detalle más adelante, la potencia generada por cada módulo ha sido de entre 3 y 19 watts.

Al igual que con los paneles solares, los módulos pueden conectarse unos a otros en paralelo o serie, con el fin de obtener el voltaje y potencia que uno necesite – al menos mientras haya espacio disponible en la superficie de la cocina. Al igual que con los paneles solares, la corriente eléctrica que producen los módulos puede ser regulada por un controlador de carga y almacenada en una batería, para ser consumida inclusive cuando la cocina no se encuentra en uso. Una cocina termoeléctrica se combina habitualmente con dispositivos de corriente directa y poco voltaje, evitando pérdidas por conversión.

Las cocinas termoeléctricas podrían ser usadas en muchas partes del mundo. Las investigaciones se enfocan principalmente en el “Sur Global”, donde cerca de 3.000 millones de personas (40% de la población mundial) dependen de quemar biomasa para cocinar y calentar agua. Algunos de estos hogares también usan cocinas u hogueras para iluminación (1.300 millones de personas no tienen acceso a electricidad) y para calefacción durante partes del año. Sin embargo, también hay investigaciones sobre su uso en hogares en sociedades industriales, donde las cocinas a biomasa y hornallas han aumentado en popularidad, sobre todo fuera de las ciudades.

100% Eficiente

Desde que Thomas Seebeck describió el efecto termoeléctrico por primera vez, en 1821, los generadores termoeléctricos han sido famosos por su baja eficiencia al convertir calor en electricidad. ³⁴⁵⁶ Hoy en día, la eficiencia de los módulos termoeléctricos es de tan solo 5 a 6%, aproximadamente tres veces menor que la de los paneles FV más usados. ⁴

Sin embargo, en combinación con una cocina, la eficiencia de un módulo termoeléctrico no importa demasiado. Si el módulo es solo 5% eficiente al convertir el calor en electricidad, el 95% restante se emitirá nuevamente como calor. Si la cocina se usa para calefaccionar el ambiente, este calor no puede considerarse una pérdida de energía, dado que aún contribuye a su fin original. La eficiencia total del sistema (calor + electricidad) es por lo tanto cercana al 100%, o sea, no se pierde energía. Con una cocina diseñada apropiadamente, el calor generado a partir de la conversión a electricidad puede inclusive reutilizarse para cocinar o para calentar agua.

Más confiable que los paneles solares

Los módulos termoeléctricos comparten muchas ventajas de los paneles solares: son modulares, requieren poco mantenimiento, no tienen partes móviles, operan silenciosamente, y su expectativa de vida es larga. ⁷ Sin embargo, los módulos termoeléctricos ofrecen algunos ventajas adicionales sobre los paneles solares FV, siempre y cuando el hogar cuente con una fuente de calor no eléctrica usada con frecuencia.

Aunque los módulos termoeléctricos tienen aproximadamente un tercio de la eficiencia de los paneles solares FV, las cocinas termoeléctricas son una fuente de energía más confiable, dado que su uso es independiente del clima, la estación del año, o la hora del día. En jerga técnica, las cocinas termoeléctricas tienen un “factor de planta” más elevado que los paneles solares FV.

Aunque la cocina se use únicamente para cocinar y calentar agua, estas tareas cotidianas garantizan de todas formas una fuente constante de energía sin importar el clima. Además, la producción de energía de una cocina termoeléctrica coincide con las demandas de energía de un hogar: por lo general, el mayor uso de electricidad se da al mismo tiempo que se usa la cocina. Los paneles solares, por otra parte, producen muy poca o ninguna electricidad en los momentos de mayor demanda hogareña.

Imagen: Un generador termoeléctrico basado en una lámpara de querosén, alimentando una radio, 1959. Fuente: [Museo de retro tecnología](http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/thermoelectric/thermoelectric.htm).

Estas ventajas desaparecen rápidamente cuando el generador termoeléctrico se alimenta de energía solar. Los generadores termoeléctricos solares, en los que los módulos termoeléctricos son calentados con luz solar concentrada, no logran compensan su baja eficiencia con una alta disponibilidad, dado que son tan dependientes del estado del tiempo como un panel solar FV.⁸⁹¹⁰

Menos almacenamiento de energía

Gracias a tener una mayor disponibilidad, los sistemas termoeléctricos no necesitan sobredimensionar la capacidad de generación y almacenamiento de electricidad para compensar por las noches, estaciones del año más oscuras, o días nublados, como ocurre con los paneles solares FV. Las baterías no necesitan almacenar más electricidad que la que se consume entre dos usos de la cocina, ni hace falta agregar módulos adicionales para compensar por períodos de baja producción.

Los paneles solares y las cocinas termoeléctricas se pueden combinar, dando lugar a un sistema autónomo, con una necesidad baja de almacenamiento. Un sistema híbrido de estas características combina bien con una cocina empleada principalmente para calefaccionar el ambiente. Los módulos termoeléctricos producen la mayor parte de la energía durante el invierno, mientras que los paneles solares lo hacen en el verano.

Más económico de instalar, más fácil de reciclar

Una ventaja adicional de los módulos termoeléctricos por sobre los paneles solares, es que son más fáciles de instalar. No hay necesidad de construir una estructura en el techo y una conexión eléctrica con el exterior de la vivienda, dado que la generación se produce en el interior. Esto evita también el robo de electricidad, un problema significativo asociado a los paneles solares en algunas regiones del mundo.

La suma de estos factores hace que la energía generada por una cocina termoeléctrica pueda ser más barata y sustentable que la proveniente de paneles solares FV, con menos energía, materiales y dinero necesarios para fabricar las baterías, módulos y estructuras de soporte.

En términos de sustentabilidad, hay otra ventaja: a diferencia de los paneles solares FV, los módulos termoeléctricos son relativamente fáciles de reciclar. A pesar de que las celdas solares son perfectamente reciclables, se encuentran protegidas por una capa de plástico (típicamente “EVA” o etileno/acetato de polivinilo), fundamental para el desempeño de los módulos en el largo plazo. ¹¹ Quitar esta capa sin destruir las células de silicio, aunque técnicamente posible, es tan complejo que su reciclado es muy poco atractivo desde el punto de vista económico y energético. ¹²¹³ Los módulos termoeléctricos, por otro lado, no contienen plástico en absoluto. ¹⁴¹⁵¹⁶

Refrigeración de los módulos

La eficiencia energética de los generadores termoeléctricos no depende únicamente de los módulos, sino también de la diferencia de temperatura entre sus lados frío y caliente. Un módulo termoeléctrico operando a la mitad de diferencia de temperatura, generará solo una cuarta parte de la electricidad. Esto significa que con una disipación apropiada, el generador termoeléctrico genera más electricidad con menos módulos, y es por lo tanto un foco importante de su diseño.

Por un lado, esto significa instalar los módulos en los puntos más calientes en la cocina – siempre y cuando puedan soportar el calor. La mayoría de las cocinas tienen una temperatura superficial de entre 100 y 300 grados Celsius, mientras que el lado caliente de los módulos basados en teleluro de bismuto (los más económicos y eficientes) puede soportar temperaturas continuas de entre 150 y 350 grados, dependiendo del modelo.

Por otro lado, de debe reducir la temperatura del lado frío de los módulos lo más posible. Hay cuatro formas de hacerlo: convección forzada de aire o agua, lo que requiere ventiladores eléctricos y bombas, o convección natural de aire o agua, usando disipadores pasivos que no hacen uso parasítico de la carga del sistema.

La refrigeración activa generalmente tiene una eficiencia mayor, inclusive teniendo considerando el consumo del ventilador o de la bomba de agua. Pero los sistemas pasivos son más económicos, operan silenciosamente y son más confiables que los activos. En particular, la rotura de un ventilador puede ser problemática, resultando en la falla de un módulo por sobrecalentamiento. ¹⁷

Cocinas termoeléctricas con disipadores

Las primeras cocinas termoeléctricas a biomasa se fabricaron a principio de los años 2000, aunque los soviéticos habían probado un concepto similar en los años 50, usando linternas de querosén para alimentar radios eléctricas. ⁶ En el 2004, un grupo de investigadores en el Líbano adaptaron una cocina de fundición de hierro a base de leña, típica en áreas rurales, con un módulo termoeléctrico de 56 x 56 mm que ellos mismos fabricaron. La cocina, usada tanto para cocinar y hornear, como para calefaccionar y calentar agua, era relativamente pequeña (52 x 44 x 29 cm) y pesaba 40 kg.

Imagen: La cocina de fundición de hierro usada en los experimentos. [^18]

Los investigadores atornillaron una plancha de aluminio de 1 cm de grosor en el punto más caliente de la cocina. Instalaron ahí el módulo, y adosaron al lado frío un gran disipador de aluminio (180 x 136 x 125 mm) con aletas. Quemando 2,5 kg de madera blanda de pino por hora, lograron una potencia de salida de 4,2 watts. Si la cocina se usara durante 10 horas al día (dejando de lado la fase inicial de entrada en calor), podría proveer de 42 watt-hora de electricidad, suficiente para cubrir las necesidades básicas de un hogar rural en el Líbano.

Imagen: Detalle de instalación del GTE y ubicación en la cocina. [^18]

Para aumentar la potencia de salida se pueden agregar más módulos y disipadores. Pero por supuesto la superficie de la cocina es limitada, y los módulos adicionales deberán ser instalados en puntos con menor temperatura superficial, disminuyendo su eficiencia. Otra forma de aumentar la producción es usando un disipador aún más grande, o uno más caro, basado en materiales con mayor conductividad térmica.

Cocinas termoeléctricas con ventiladores

La mayoría de las cocinas termoeléctricas construidas hasta la fecha, enfrían el módulo usando una combinación de ventiladores y disipadores. Los ventiladores pueden romperse y son una carga parasitaria en el sistema, pero permiten aumentar la eficiencia de la cocina al soplar aire caliente dentro de la cámara de combustión, reduciendo el consumo de leña y la polución aérea a aproximadamente la mitad. Las cocinas con ventiladores permiten además eliminar la necesidad de construir una chimenea, usando en cambio un caño de escape horizontal. ¹⁸ En consecuencia, las cocinas con ventiladores auto alimentados permiten reducir el consumo de leña y la polución del aire interior en las regiones del sur global, donde la gente no tiene acceso ni a electricidad, ni a los recursos para construir una chimenea a través del techo.

Un estudio de una cocina termoeléctrica, con un módulo y ventilación forzada, mostró que puede producir 4,5 watts de potencia, de los cuales 1 es consumido por el ventilador. ¹⁹ La producción neta (3,5 watts) es menor que en la cocina que solo usa un disipador (4,2 watts), pero la cocina con el ventilador consume menos de la mitad de leña: genera 3,5 watts netos de electricidad quemando solo 1 kg por hora, mientras que la cocina con refrigeración pasiva requiere 2,5 kg por hora para producir los 4,2 watts.

Imagen: Cocina con GTE y ventilación forzada. [^20]

Un estudio de campo evaluó en Malaui, durante 80 días, un diseño similar de cocina termoeléctrica portátil. Encontraron que los usuarios apreciaban enormemente la tecnología, y que las cocinas producían más electricidad de la que necesitaban. Durante la duración del estudio la producción de electricidad fue de entre 250 y 700 watt-hora, con un uso de solo 100 a 250 watt-hora. ²⁰

Hay cocinas termoeléctricas con ventilador disponibles comercialmente, en general diseñadas para mochileros. Algunos ejemplos son las cocinas de BioLite, Thermonamic y Termefor, que prometen una generación de entre 3 y 10 watts, dependiendo del diseño y de la cantidad de módulos. ¹⁷

Cocinas termoeléctricas con tanques de agua

Las cocinas termoeléctricas más eficientes son aquellas en las que el lado frío de los módulos se encuentra en contacto directo con un tanque de agua. El agua tiene una resistencia termal menor que el aire, por lo que refrigera más eficientemente. Además, la temperatura del agua no puede superar los 100 grados Celsius, lo que reduce la posibilidad de que un módulo falle por sobrecalentamiento.

Imagen: el funcionamiento de las cocinas termoeléctricas con refrigeración pasiva con agua. [^17]

Cuando se emplea agua para refrigerar los módulos termoeléctricos, el calor residual generado por la conversión de energía se usa para calentar agua, y no para calefaccionar el ambiente. Las cocinas termoeléctricas con refrigeración a agua pueden ser activas (usando una bomba) o pasivas (sin partes móviles). ¹⁷

La mayoría de las cocinas termoeléctricas con refrigeración pasiva a agua son pequeñas, y calientan cantidades reducidas de agua. De hecho, el módulo termoeléctrico suele adosarse a una pequeña cacerola, y no a la cocina. Un ejemplo es el PowerPot, una cacerola que se coloca directamente sobre la cocina y que tiene un módulo termoeléctrico adosado a su base. Se puede adquirir comercialmente, y supuestamente puede generar entre 5 y 10 watts.

Imagen: cocina multifuncional a base de leña con refrigeración pasiva a agua. [^22]

Investigadores franceses diseñaron una cocina termoeléctrica con refrigeración pasiva a agua mucho más grande y versátil, basada en el diseño marroquí de una cocina multifuncional de barro a leña. ¹⁸²¹²²²³²⁴ Embebieron un tanque de agua de 30 litros en la cocina, y le adosaron ocho módulos termoeléctricos al fondo. El tanque funciona como disipador del generador, y provee de agua caliente al hogar. La cocina cuenta además con ventilador eléctrico, alimentado por la cocina misma, y una doble cámara para aumentar la eficiencia de la combustión.

El prototipo generó 28 watts de potencia usando dos módulos y quemando 1,5 kg de madera para cocinar o calefaccionar. El ventilador usaba 15W, por lo que solo quedaban 13W para otros usos. La cocina podía calentar 60 litros de agua por hora, y una batería almacenaba entre 35 y 55 watt-hora por día, dependiendo de la duración de dos sesiones de cocinado. Estos valores tienen en cuenta las pérdidas generadas por la batería, su cargador, y el ventilador.

Cocinas termoeléctricas con bombas

La refrigeración pasiva a agua tiene una desventaja: a medida que la temperatura del agua aumenta, la diferencia de temperatura entre el lado frío y caliente del generador disminuye, y por lo tanto se vuelve menos eficiente. O bien se deja suficiente tiempo entre los usos de la cocina para que el agua se enfríe, o el agua caliente debe ser usada regularmente y reemplazada por agua fría. Una bomba de agua facilita esta tarea.

Imagen: Prototipo de una cocina termoeléctrica con módulos refrigerados a agua. [^26]

En el 2015, una cocina a leña usada para cocinar, calefaccionar y calentar agua, fue equipada con 21 generadores termoeléctricos refrigerados con una bomba de agua. Quemando 1 kg de madera de pino por hora, este prototipo generó 25W; con 4kg/hora, 70W; y quemando 9kg/hora, 166W. ²⁵ La potencia de salida llegó a picos de 7,9 watts, casi el doble que la producida por módulo cuando eran ventilados solo con aire. La bomba consumía 5W, y se usaba 1W adicional para un ventilador que aumentaba la eficiencia de la combustión. ²⁶²⁷

Calderas a gas termoeléctricas?

Los generadores termoeléctricos con refrigeración forzada a agua se adaptan mejor a la infraestructura eléctrica de sociedades industrializadas, especialmente en hogares con sistemas de calefacción central. Agregándoles más módulos pueden suplir las necesidades de un estilo de vida con alto consumo eléctrico, pero no están faltos de obstáculos. Primero, los sistemas de calefacción centralizada se usan únicamente para calentar el ambiente y el agua, no para cocinar, lo que significa que su uso no es constante a lo largo del año. Segundo, solo algunos de tales sistemas quema biomasa o gránulos de madera; la mayoría usa gas, petróleo o electricidad.

Prototipo de un quemador termoeléctrico a gránulos de madera. [^30]

Cuando el calor se genera a partir de electricidad, no tiene ningún sentido agregar un generador termoeléctrico. Un sistema de generación termoeléctrico no es compatible con la idea de un edificio sustentable de alta tecnología, donde se calefacciona usando una bomba eléctrica, se cocina con una cocina eléctrica, y el agua caliente es provista por una caldera eléctrica.

Sin embargo, cuando la fuente de energía es gas o petróleo, una caldera termoeléctrica es una solución tan baja en carbono como un sistema solar FV conectado a la red eléctrica. ²⁸ Ni un sistema de calefacción termoeléctrico, ni uno solar FV conectado a la red, vuelven a un hogar independiente de combustibles fósiles. Ambos siguen dependiendo de la red eléctrica, mayormente alimentada por combustibles fósiles, para solucionar excesos y faltas de energía, y generalmente cuentan con un sistema de calefacción y agua caliente central, alimentado también por combustibles fósiles.

Imagen: Un generador termoeléctrico de 1kW con refrigeración forzada a agua, para fuentes de energía termal de baja temperatura. [^31]

Un sistema termoeléctrico de calefacción basado en combustibles fósiles tiene ventajas por sobre una planta de cogeneración eléctrica, que captura el calor residual de la producción eléctrica, y lo distribuye a los hogares para calefaccionar y calentar agua. En el sistema termoeléctrico, el calor y la electricidad son generados y consumidos en el mismo sitio. A diferencia de la planta cogeneradora, no hay necesidad de construir una infraestructura para distribuir calor y electricidad, con lo que se ahorran recursos y se evitan las pérdidas generadas durante el transporte. Estas pérdidas rondan entre el 10 y 20% para la distribución del calor, y entre un 3 y 10% (o mucho más, en algunas regiones) para la electricidad.

Una planta cogeneradora es más eficiente (de 25 a 40%) al transformar calor en electricidad, lo que significa que, en comparación, un generador termoeléctrico provee una proporción mayor de calor que de electricidad. Esto dista de ser problemático, dado que inclusive en Europa, el 80% del uso de energía hogareña se emplea en la calefacción y el calentado de agua.

En ambos casos se puede revertir el funcionamiento. Si uno envía una corriente eléctrica a un módulo termoeléctrico, se convierte en un calentador o refrigerador. Una corriente eléctrica enviada a un dispositivo fotovoltaico generará electricidad – el principio detrás de los LEDs. ↩︎
Rowe, David Michael, ed. CRC handbook of thermoelectrics. CRC press, 2018. ↩︎
Thermoelectric generators, The Museum of Retrotechnology, accessed May 2020. http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/thermoelectric/thermoelectric.htm ↩︎
Polozine, Alexandre, Susanna Sirotinskaya, and Lírio Schaeffer. “History of development of thermoelectric materials for electric power generation and criteria of their quality.” Materials Research 17.5 (2014): 1260-1267. ↩︎ ↩︎
Goupil, Christophe, ed. Continuum theory and modeling of thermoelectric elements. John Wiley & Sons, 2015. ↩︎
Joffe, Abram F. “The revival of thermoelectricity.” Scientific American 199.5 (1958): 31-37. ↩︎ ↩︎
El motor Stirling, otro predecesor del panel solar FV que convierte el calor en electricidad, carece de muchas de estas ventajas. ↩︎
Kraemer, Daniel, et al. “Concentrating solar thermoelectric generators with a peak efficiency of 7.4%.” Nature Energy 1.11 (2016): 1-8. ↩︎
Amatya, R., and R. J. Ram. “Solar thermoelectric generator for micropower applications.” Journal of electronic materials 39.9 (2010): 1735-1740. ↩︎
Gayathri, Ms D. Binu Ms R., Mr Vijay Anand Ms R. Lavanya, and Ms R. Kanmani. “Thermoelectric Power Generation Using Solar Energy.” International Journal for Scientific Research & Development, Vol. 5, Issue 03, 2017. ↩︎
Jiang, Shan, et al. “Encapsulation of PV modules using ethylene vinyl acetate copolymer as the encapsulant.” Macromolecular Reaction Engineering 9.5 (2015): 522-529. ↩︎
Xu, Yan, et al. “Global status of recycling waste solar panels: A review.” Waste Management 75 (2018): 450-458. ↩︎
Sica, Daniela, et al. “Management of end-of-life photovoltaic panels as a step towards a circular economy.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 82 (2018): 2934-2945. ↩︎
Bahrami, Amin, Gabi Schierning, and Kornelius Nielsch. “Waste Recycling in Thermoelectric Materials.” Advanced Energy Materials (2020). ↩︎
Balva, Maxime, et al. “Dismantling and chemical characterization of spent Peltier thermoelectric devices for antimony, bismuth and tellurium recovery.” Environmental technology 38.7 (2017): 791-797. ↩︎ ↩︎
Por peso, un módulo termoeléctrico de 5 gramos consiste en alúmina para las placas cerámicas (44%), cobre para los contactos eléctricos (28%), telurio (10%), bismuto (6%) y antimonio (2%) para las patas termoeléctricas, así como pequeñas cantidades de estaño (para las soldaduras), selenio (para el “dopaje” del teleluro de bismuto) y pasta de silicona (el único polímero en el módulo, usando para pegar las partes). En los módulos termoeléctricos, la concentración de los los elementos raros antimonio, telurio y bismuto es mucho más grande que en sus fuentes originales, haciendo muy atractivo su reciclado. ¹⁵ ↩︎
Gao, H. B., et al. “Development of stove-powered thermoelectric generators: A review.” Applied Thermal Engineering 96 (2016): 297-310. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Champier, Daniel, et al. “Study of a TE (thermoelectric) generator incorporated in a multifunction wood stove.” Energy 36.3 (2011): 1518-1526. ↩︎ ↩︎
Raman, Perumal, Narasimhan K. Ram, and Ruchi Gupta. “Development, design and performance analysis of a forced draft clean combustion cookstove powered by a thermo electric generator with multi-utility options.” Energy 69 (2014): 813-825. ↩︎
O’Shaughnessy, S. M., et al. “Field trial testing of an electricity-producing portable biomass cooking stove in rural Malawi.” Energy for Sustainable development 20 (2014): 1-10. ↩︎
Champier, Daniel, et al. “Thermoelectric power generation from biomass cook stoves.” Energy 35.2 (2010): 935-942. ↩︎
Champier, Daniel, et al. “Prototype combined heater/thermoelectric power generator for remote applications.” Journal of electronic materials 42.7 (2013): 1888-1899. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02014177/document ↩︎
Champier, Daniel. “Thermoelectric generators: A review of applications.” Energy Conversion and Management 140 (2017): 167-181. ↩︎
Favarel, Camille, et al. “Thermoelectricity-A Promising Complementarity with Efficient Stoves in Off-grid-areas.” Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems 3.3 (2015): 256-268. ↩︎
Goudarzi, A. M., et al. “Integration of thermoelectric generators and wood stove to produce heat, hot water, and electrical power.” Journal of electronic materials 42.7 (2013): 2127-2133. ↩︎
Los investigadores sugirieron también una forma de eliminar la bomba: colocando un tanque de agua a 1 metro de altura para proveer el agua, la gravedad se encargará de llevar el agua al sistema de refrigeración, y el agua caliente producida se almacenaría en un tanque insulado. ↩︎
Otro prototipo generó un promedio de 27W con solo dos módulos, más que suficiente para alimentar una bomba (8W), con una producción neta por módulo de de 9,5 watts. Montecucco, Andrea, Jonathan Siviter, and Andrew R. Knox. “A combined heat and power system for solid-fuel stoves using thermoelectric generators.” Energy Procedia 75 (2015): 597-602. ↩︎
Los primeros experimentos con sistemas de calefacción termoeléctricos datan de fines de los años 90, e intentaban desarrollar calderas a gas auto alimentadas. Los sistemas de calefacción central requieren unos 250-400W para sus componentes eléctricos: ventiladores, sopladores, bombas y paneles de control. Al agregar los módulos termoeléctricos, el sistema mantiene su capacidad de calefaccionar el hogar, inclusive durante cortes eléctricos extendidos. De usarse en combinación con paneles solares FV conectados a la red, solo funcionarían cuando el sol brillara. Allen, D. T., and W. Ch Mallon. “Further development of” self-powered boilers"." Eighteenth International Conference on Thermoelectrics. Proceedings, ICT'99 (Cat. No. 99TH8407). IEEE, 1999. Allen, Daniel T., and Jerzy Wonsowski. “Thermoelectric self-powered hydronic heating demonstration.” XVI ICT'97. Proceedings ICT'97. 16th International Conference on Thermoelectrics (Cat. No. 97TH8291). IEEE, 1997. ↩︎

Demasiada combustión para tan poco fuego

Sun, 29 Dec 2019 00:00:00 +0000

Illustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

El fuego – utilizado en nuestros hogares durante más de 400.000 años - sigue siendo la tecnología doméstica más versátil y sostenible que la humanidad jamás ha conocido. Únicamente el fuego proporcionaba lo que ahora obtenemos a través de una combinación de electrodomésticos modernos como el horno y la placa de cocina, el sistema de calefacción, las luces, el frigorífico, el congelador, la caldera de agua caliente, la secadora y el televisor. A diferencia de estas tecnologías más recientes, el fuego no necesitaba de una infraestructura central para que funcionase, y podía construirse localmente con materiales fácilmente disponibles.

Del hogar a la central eléctrica

El uso habitual del fuego se remonta a –por lo menos– 300.000 o 400.000 años atrás. ¹² Hasta el siglo XX, el fuego alimentado con biomasa era la única energía que los “electrodomésticos” empleaban en el hogar, con independencia de que las personas habitasen en una cueva, en una cabaña temporal o permanentemente en un edificio. Los primeros refugios a menudo se erigieron con el propósito expreso de mantener vivo el fuego y protegerlo del viento y la lluvia.

Durante la mayor parte de la historia, el fuego tomó la forma de un hogar abierto, construido en el suelo de tierra en un refugio. El humo del fuego escapaba por un agujero en el techo. A partir del siglo XIV, en Europa, el hogar abierto fue gradualmente reemplazado por el fuego de una chimenea, la mayoría de las veces construida en la pared. En las regiones más frías (como Escandinavia) solían construirse estufas de azulejo, más eficientes en términos de energía; mientras que en climas más suaves (como el Mediterráneo) la gente seguía utilizando los braseros, cestos metálicos portátiles en los que se quemaba carbón. En los siglos XVIII y XIX, las chimeneas comenzaron a sustituirse por estufas de metal.

El fuego continuó siendo un elemento central de los hogares hasta el siglo XX, momento en el que fue relegado por una amplia variedad de electrodomésticos conectados a infraestructuras centrales. Actualmente, en las sociedades industriales, incluso las estufas metálicas en los hogares nos parecen extrañas. La combustión en los espacios abiertos prácticamente se ha prohibido, especialmente en las ciudades. Los edificios nuevos ya no disponen de chimeneas ni agujeros en el techo.

La centralidad del fuego en los hogares permaneció hasta el siglo XX, cuando fue reemplazado por una amplia variedad de electrodomésticos conectados a infraestructuras centrales.

“Paradójicamente”, escribe Luis Fernández-Galiano en Fire and Memory: On Architecture and Energy, “las viviendas que comenzaron como lugares donde promover el fuego, hoy evitan la quema abierta”. ³ Por su parte, Stephen J. Pyne, en Fire: A Brief History, observa: “Los residentes de áreas urbanas pueden pasar años sin ver un fuego. Mayormente, éste aparece por accidente o como un incendio provocado, y casi siempre entraña peligro. ⁴

Sin embargo, el fuego está lejos de desaparecer. Miles de fuegos individuales en hogares han sido reemplazados por unos pocos fuegos gigantescos en las centrales eléctricas. Y el fuego también arde en cualquier otro lugar. “En nuestra economía de la abundancia”, escribe Stephen J. Pyne, “el fuego está en el corazón de la magia –en fábricas, automóviles, hogares y centrales de energía … Las ciudades modernas siguen siendo ecosistemas impulsados por el fuego … Si se apaga la combustión, se apaga la ciudad. Pero la llama abierta en sí se ha desvanecido. Como un agujero negro en el espacio, el fuego ha dado forma a todo lo que lo rodea sin ser visible”.

La industrialización sólo ha alterado, pero no abolido la combustión. Lo más importante es que el fuego empezó a emplear otra fuente de energía: los combustibles fósiles en lugar de la biomasa. Hasta el siglo XX, casi todos los fuegos provocados por el hombre eran producto de fuentes de energía renovables: la leña, la hierba o el estiércol –la turba y algunos de los primeros usos del carbón eran las excepciones. Hoy en día, en las sociedades industriales, la llama de casi todos los fuegos prende con gas, carbón o petróleo.

Fuego vs. Electricidad

A nivel global, unos pocos miles de millones de personas aún viven en hogares construidos alrededor de un fuego a la vieja usanza, a menudo en forma de hogar abierto. Algunas personas en el mundo occidental consideran que esto es una práctica atrasada y primitiva que debe ser abolida, a pesar de que se basa en el uso de fuentes de energía renovables. Por ejemplo, en 2011 la ONU y el Banco Mundial lanzaron la iniciativa Sustainable Energy for All, con el objetivo de “garantizar el acceso universal a los servicios de energía modernos” en 2030. ⁵ El concepto de “servicios de energía modernos” es vago, pero en esencia se refiere al uso de la electricidad y del gas –por lo tanto, en la práctica, al uso de combustibles fósiles.

“Los urbanitas ven el fuego como una tecnología que puede ser sustituida por otras tecnologías más avanzadas”

Iniciativas como esta implican que los “servicios de energía modernos” son “mejores” que el tradicional hogar abierto o la chimenea. “Los urbanitas ven el fuego como una tecnología que puede sustituirse por otras tecnologías más avanzadas”, escribe Stephen J. Pyne. “Si el fuego es un dispositivo, quieren una actualización sin llamas ni humo”.

Algunos ejemplos de estas actualizaciones libres de humo y de llama son los paneles solares fotovoltaicos y las turbinas eólicas de hoy en día, supuestamente llamados a terminar con la dependencia de combustibles fósiles para proporcionar los “servicios de energía modernos”. Sin embargo, ¿cómo pueden realmente compararse el tradicional hogar abierto con los “servicios de energía modernos” (incluyendo los que usan fuentes de energía renovables) en términos de eficiencia, sostenibilidad, salud y seguridad? ¿Qué estamos diciendo realmente cuando argumentamos que la electricidad o el gas son “mejores” que el fuego tradicional?

La versatilidad del fuego

Una razón por la cual las personas de las sociedades industriales consideran que el fuego abierto es ineficiente e insostenible es porque desconocen, sencillamente, cómo lo usaron sus antepasados. Si actualmente consideramos que el fuego es ineficiente es porque sólo medimos la eficiencia de una de sus funciones; por lo general, suele ser la calefacción de espacios. No obstante, nuestros antepasados no sólo utilizaron el fuego para calentarse. También lo utilizaron, entre otras cosas para cocinar, iluminar, preservar los alimentos, calentar el agua, secar la ropa y protegerse de depredadores e insectos.

Illustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

El fuego es extremadamente versátil; es difícil destacar qué funciones fueron las más valoradas por nuestros antepasados. Por consiguiente, si medimos el uso de energía del fuego doméstico y lo comparamos con la tecnología moderna, no deberíamos compararlo únicamente con el uso de energía del sistema de calefacción o de la cocina, sino con el uso de energía de todo el hogar.

Cocinar con fuego

Sólo como dispositivo de cocina, el fuego puede acomodarse a una amplia variedad de métodos de cocción y reemplazar un número sorprendente de electrodomésticos de cocina modernos. El fuego no sólo funcionaba como dispositivo de cocina, sino también como horno. Para asar y asar a la parrilla, los alimentos se colocaban en un asador giratorio e iban cocinándose por exposición directa al fuego. Para hornear, se colocaba un recipiente de arcilla (un “horno holandés”) en las brasas del fuego. Alternativamente, se construía un horno separado en la jamba o parte trasera de la chimenea, o como estructura independiente fuera de la casa. Para hervir y freír, una olla colgaba sobre el fuego. ⁶⁷

El fuego también era el encargado de cubrir las funciones de muchos electrodomésticos más pequeños. Por ejemplo, puede pensarse que las personas sólo comenzaron a comer tostadas con la aparición del tostador eléctrico en el siglo XX, pero antes de ese momento, simplemente se sostenía un “tenedor para tostar” en el fuego. Del mismo modo, la preparación rápida de bebidas calientes no comenzó con la invención del calentador de inmersión eléctrico: mucho antes, las personas sumergían una herramienta de hierro hirviendo en una taza, calentando las bebidas en cuestión de segundos. ⁸

Sólo como dispositivo de cocina, el fuego puede acomodarse a una amplia variedad de métodos de cocción y reemplazar un número sorprendentemente grande de electrodomésticos de cocina modernos

El fuego también reemplazaba nuestros frigoríficos y congeladores actuales. En The Food Axis: Cooking, eating, and the architecture of American houses, Elizabeth Collins Cromley describe cómo se colgaban la carne y el pescado en lo alto del fuego durante varias semanas, de manera que el humo los preservase durante más tiempo. ⁶ A un nivel más simple, nuestros antepasados colgaban los cortes de carne o pescado en la chimenea de la cocina o, si no había chimenea, muy por encima del fuego, colgados en el techo. El pescado y la carne también podían ahumarse en la salida de humos o campana de la chimenea, bien como un anexo de la chimenea de la cocina, bien como una cámara construida independientemente de la chimenea, en el sótano o en la buhardilla. El ahumadero también podía estar en un edificio independiente.

Otros métodos parar conservar los alimentos también dependían del fuego. Las frutas, las verduras y las hierbas se secaban al fuego cuando el clima local no era lo suficientemente soleado. Para escarchar la fruta, elaborar la mantequilla y el queso se requería el calor del fuego. La sal, esencial para la conservación de los alimentos, se colgaba de la chimenea para mantenerla seca. ⁶

Distribuyendo Calor y Luz

El fuego, además de calor y humo, también produce luz. Como fuente de luz, el fuego era tan versátil como la iluminación eléctrica actual. La llama del fuego no sólo estaba presente en braseros o chimeneas, sino en antorchas, velas de junco y más tarde, velas y candiles. ⁹¹⁰ El calor del fuego podía extenderse, asimismo, por todo el hogar. A pesar de que la cocina solía ser el único espacio de la casa en calentarse, las brasas del fuego podían trasladarse a dispositivos portátiles de calefacción, tales como la estufa de pies o el calentador de camas. ¹¹

El fuego también calentaba el agua con la que se llevaba a cabo las tareas de lavar y fregar, una práctica que continuó con la aparición de las estufas de leña de hierro fundido; muchas de ellas tenían tanques de agua caliente. Al mismo tiempo, el fuego permitía que la ropa se secase, sustituyendo así las secadoras actuales. Y no sólo se empezó a planchar la ropa con la plancha eléctrica; desde la Edad Media, nuestros antepasados utilizaban planchas de metal lisas que se calentaban al fuego, en estufas o en “cajas de hierro” con brasas de carbón en su interior; algunas de éstas incluían una pequeña chimenea para mantener el olor a humo lejos de la ropa. ¹²

La gente no empezó a planchar sus ropas con la aparición de la plancha eléctrica. Desde la Edad Media, nuestros antepasados utilizaban planchas de metal lisas que se calentaban al fuego o con una estufa

Otra función del fuego era como centro de conversaciones y la socialización. Durante miles de años, el lugar donde ardía el fuego era “el antiguo foco de la conversación y el alma crepitante de la casa”. ³ Los televisores y teléfonos móviles han asumido actualmente estos roles, pero es dudoso que tengan el mismo atractivo para las personas que el fuego. Una cantidad considerable de bienes de consumo electrónicos imitan el efecto del fuego (como las vela o la chimenea eléctrica, las bombillas led con efecto de llama parpadeante, los vídeos de fuegos crepitantes), lo que parece indicar que los seres humanos echamos de menos el fuego.

Sostenibilidad y eficiencia

En los hogares que se constituían alrededor del fuego, la elaboración de bebidas calientes y tostadas, el secado de ropa o la iluminación ambiental no aumentaban el consumo de energía; simplemente se hace un uso más eficiente del fuego preexistente para otros fines, como el calentamiento de espacios. Para lograr el mismo resultado en la actualidad, tenemos que encender varios electrodomésticos, y todos ellos requieren un uso adicional de energía: el sistema de calefacción, el calentador de inmersión, el tostador eléctrico, la secadora y las luces.

Al mismo tiempo, debemos tener en cuenta la minería y el uso de energía necesarios para reemplazar el fuego por docenas de electrodomésticos de fábrica, que deben distribuirse individualmente a los consumidores. Para finalizar, debemos tener en cuenta, además, la energía y los materiales necesarios para construir y mantener las infraestructuras de las que dependen estos aparatos para funcionar, como la red eléctrica, las infraestructuras del gas o la cadena de frío. Por el contrario, se puede construir una chimenea parcialmente abierta con materiales de fácil disponibilidad, y su funcionamiento es independiente de las infraestructuras centralizadas.

Illustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

En la actualidad, las plantas de energía renovables como los paneles solares fotovoltaicos o las turbinas eólicas no abordan adecuadamente la cuestión de la energía: igualmente deben fabricarse, transportarse, mantenerse y desecharse, e implican que podemos seguir diseñando, produciendo y desechando una gama creciente de electrodomésticos para satisfacer nuestras demandas. La electricidad de biomasa tampoco haría que este sistema fuese sostenible: aunque no emplea combustibles fósiles, una gran cantidad de energía se pierde en el proceso de conversión de la biomasa en electricidad, y aun así seguimos necesitando fábricas para los electrodomésticos y las infraestructuras.

Uso de energía comparado: Hogar Antiguo vs Hogar Moderno

Si observamos el uso de la energía que hacemos actualmente en los hogares europeos, vemos que una media del 64% de toda la energía se destina a la calefacción de espacios, mientras que el 15% al calentamiento del agua, el 14% a las luces y los electrodEl fuego podría suministrar la mayoría de estos servicios. Por lo tanto, ¿cómo puede el uso de energía de un hogar tradicional con fuego abierto, compararse con el uso de energía de un hogar moderno constituido alrededor de electrodomésticos e infraestructuras?

Obviamente, el consumo energético de los hogares modernos está mejor documentado que el de los edificios y alojamientos de tiempos pasados. Sin embargo, hay investigaciones que documentan el uso de energía de los hogares que aún dependen de un fuego tradicional.

Si medimos el uso de energía de un fuego doméstico y lo comparamos con la tecnología moderna, deberíamos compararlo con el uso de energía de todo el hogar

Una investigación de 2002 sobre el consumo de leña en las casas tradicionales en Nepal estima que el consumo anual de leña en cada hogar es de entre 6 y 33 metros cúbicos, lo que se corresponde con entre 35 y 165 Gigajulios (GJ) de energía.¹³¹⁴¹⁵ Esto es bastante en comparación con el uso total de energía en los hogares contemporáneos, que es de alrededor 75 GJ al año en Alemania y alrededor de 105 GJ en Canadá.

Sin embargo, los hogares nepalíes que participaron en la investigación estaban formados por una media de 5 a 12 miembros, mientras que en los hogares modernos la media era de poco más de dos miembros. En los hogares nepalíes del estudio, el uso de energía fue de entre 2 y 33 GJ per cápita, mientras que, en otro trabajo de investigación más reciente sobre el consumo de leña para calefacción, cocina y alumbrado en Nepal, se calcula un consumo per cápita de entre 2,5 y 10 GJ de energía por persona y año. ¹⁶¹⁷ En comparación, el consumo total de energía per cápita en los hogares es de alrededor 30-40 GJ en países como Alemania, Canadá o Países Bajos.

10.000 millones de personas alrededor del fuego

Incluso si no tenemos en cuenta los recursos adicionales necesarios para construir los electrodomésticos y las infraestructuras, el consumo energético en el hogar preindustrial parece haber sido significativamente menor de lo que es hoy. De hecho, un cálculo rápido revela que, al menos en teoría, 10.000 millones de personas que usan el hogar abierto como única fuente de energía sería una práctica perfectamente sostenible.

Suponiendo un consumo medio de leña de 6 m3 per cápita, necesitaríamos 60 mil millones de metros cúbicos de madera anualmente. Un metro cúbico de madera requiere un rendimiento anual de 0.2 ha de monte bajo, por lo que necesitamos 12 mil millones de hectáreas o 120 millones de kilómetros cuadrados de bosque si queremos evitar la deforestación. Eso es tres veces más de lo que tenemos hoy en día, y alrededor del 80% de la superficie terrestre total de nuestro planeta (150 millones de kilómetros cuadrados).

Debido a que no necesitamos espacio adicional para que las fábricas y las carreteras fabriquen y distribuyan bienes de consumo, en realidad podríamos volver al hogar abierto sin destruir el medio ambiente. No se puede decir lo mismo de 10 mil millones de personas utilizando combustibles fósiles e infraestructuras modernas.

Salud vs. Sostenibilidad

Si no es por su sostenibilidad o eficiencia, ¿por qué consideramos que los “servicios de energía modernos” son superiores al fuego tradicional? La supresión del fuego abierto en las ciudades modernas está respaldada por dos argumentos adicionales: el fuego no es saludable (ya que contamina el aire) y es peligroso (comporta riesgo de incendio incontrolable). Estos riesgos son reales, pero ¿cómo se compara el fuego con los “servicios de energía modernos” en términos de salud y seguridad?

No hay duda de que al sustituir el fuego doméstico por las infraestructuras modernas se ha mejorado la calidad del aire, la salud y la seguridad en las ciudades. Pero esto puede ser sólo una ganancia temporal; las infraestructuras modernas son, al menos, tan peligrosas para la seguridad y la salud como el fuego, debido a la dependencia de los combustibles fósiles.

¿Cómo podemos comparar el fuego con los “servicios de energía modernos” en términos de salud y seguridad?

Un ejemplo son las olas de calor y los incendios forestales que están asolando Australia mientras escribo esto; están matando personas, destruyendo propiedades y provocando que una espesa nube de humo cubra algunas de las ciudades más importantes. Sin embargo, estos incendios no han sido causados por el uso de fuegos abiertos o chimeneas; son la consecuencia del cambio climático, causado principalmente por el uso de infraestructuras industriales por parte de las personas, alimentadas por combustibles fósiles.

La gran dependencia de infraestructuras centrales para cubrir tantas necesidades vitales es otro riesgo para la salud y la seguridad: si se corta el suministro de energía a una gran ciudad, casi todo deja de funcionar, incluida la red de alcantarillado, el almacenamiento de alimentos y las alarmas antirrobo.

La visión problemática que tenemos del fuego como algo anticuado se debe en parte a la combinación de dos conceptos distintos: la “salud” y la “sostenibilidad”. De hecho, algo puede ser al mismo tiempo saludable, seguro y sostenible, como por ejemplo caminar –siempre que haya acera. Pero algo también puede ser saludable y seguro y, sin embargo, no muy sostenible (como el frigorífico, que depende de una cadena de frío que consume mucha energía). Como contrapartida, algo puede ser sostenible pero no muy saludable o seguro (como una sala en el sótano de ahumado de carne y pescado).

Salud y longevidad son conceptos que queremos, “necesitamos” o deseamos; y a los que nosotros, como individuos, nos sentimos con derecho. Así como nos sentimos con derecho a ciertos niveles de comodidad, conveniencia, velocidad o higiene. Aunque para definir la sostenibilidad, tenemos que preguntarnos qué niveles de comodidad, conveniencia, higiene, velocidad, seguridad y salud humanas puede soportar nuestro medio ambiente antes de que colapse. Cuando entran en conflicto entre sí, podemos elegir seguridad y salud antes que sostenibilidad, pero sólo a expensas de la seguridad y la salud de nuestras generaciones futuras de jóvenes.

Roebroeks, Wil, and Paola Villa. “On the earliest evidence for habitual use of fire in Europe.”. Proceedings of the National Academy of Sciences 108.13 (2011): 5209-5214. ↩︎
Berna, Francesco, et al. “Microstratigraphic evidence of in situ fire in the Acheulean strata of Wonderwerk Cave, Northern Cape province, South Africa.” Proceedings of the National Academy of Sciences 109.20 (2012): E1215-E1220. ↩︎
Fernández, Guillén, and Luis Fernández-Galiano. Fire and memory: on architecture and energy. Mit Press, 2000. ↩︎ ↩︎
Pyne, Stephen J. Fire: a brief history. University of Washington Press, 2019. ↩︎
https://www.seforall.org ↩︎
Collins Cromley, Elizabeth. The food axis: cooking, eating, and the architecture of American houses. University of Virginia Press, 2010. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Unlike today’s gas or electric stoves and ovens, a fire has no buttons to control its temperature. For boiling and simmering, this was solved by hanging the pots on a crane, which could be raised or lowered. In ovens, cooks decided to bake pies or bread first while the oven is the hottest, then, successively as the oven cools down, gingerbread, custards, then grains could be put in to dry. [6] ↩︎
Marcoux, Paula. Cooking with fire: From roasting on a spit to baking in a tannur, rediscovered techniques and recipes that capture the flavors of wood-fired cooking. Storey Publishing, 2014. ↩︎
Hough, Walter. Fire as an agent in human culture. No. 139. Govt. print. Off., 1926. ↩︎
The energy source for these distributed fires were wood, resin, wax, fat, grease or oil. Needs for special concentration and position of the source of illumination stimulated the invention of holders, brackets, and stands. [9] ↩︎
Heating people, not spaces: restoring the old way of warming, Kris De Decker, Low-tech Magazine, 2016. ↩︎
History of ironing, Old & Interesting, retrieved December 26, 2019. ↩︎
Rijal, H. B., and H. Yoshida. “Investigation and evaluation of firewood consumption in traditional houses in Nepal.” Proceedings: Indoor Air (2002): 1000-1005. ↩︎
The energy content of 1 m3 of wood also depends on the type of wood and how it is stacked. I’ve compared apples to apples when it was possible, but this was not always the case so the result is only a rough estimate. ↩︎
The annual firewood usage in 18th century Austria (Carinthia) was limited to 35 m3 per household. Source: Peter, Sieferle Rolf. The subterranean forest. Cambridge: The White Horse Press, 2001. ↩︎
Rijal, Hom Bahadur. “Firewood Consumption in Nepal.” Sustainable Houses and Living in the Hot-Humid Climates of Asia. Springer, Singapore, 2018. 335-344. ↩︎
The results are 0.5 to 2 m3 of firewoord per person per year, which I have converted to 2.5 to 10 GJ of energy per person per year. ↩︎