La tecnología con raíces que se remontan a la Edad del Bronce puede ofrecer una solución rápida y económica para ayudar a alcanzar el objetivo climático de las Naciones Unidas de cero emisiones netas para 2050, según una reciente investigación dirigida por Stanford enNexo PNAS.

La tecnología consiste en ensamblarcalor-ladrillos absorbentes en un recipiente aislado, donde pueden almacenar el calor generado por la energía solar oenergía eólicapara su posterior uso a las temperaturas requeridas para los procesos industriales.Luego, el calor puede liberarse cuando sea necesario haciendo pasar aire a través de canales en las pilas de "ladrillos refractarios", permitiendo así que las fábricas de cemento, acero, vidrio y papel funcionen con energía renovable incluso cuando el viento y la luz del sol no están disponibles.

Estos sistemas, que recientemente han comenzado a comercializar varias empresas para el almacenamiento de calor industrial, son una forma de almacenamiento de energía térmica.Los ladrillos están hechos de los mismos materiales que los ladrillos aislantes que recubrían los hornos primitivos y los hornos de fabricación de hierro hace miles de años.Para optimizar el almacenamiento de calor en lugar del aislamiento, los materiales se combinan en diferentes cantidades.

Las baterías pueden almacenar electricidad de fuentes renovables y proporcionar electricidad para generar calor según demanda."La diferencia entre el almacenamiento de ladrillos refractarios y el almacenamiento en baterías es que los ladrillos refractarios almacenan calor en lugar de electricidad y cuestan una décima parte del costo de las baterías", dijo el autor principal del estudio, Mark Z. Jacobson, profesor de ingeniería civil y ambiental en la Escuela Stanford Doerr.de Sostenibilidad y Escuela de Ingeniería."Los materiales también son mucho más sencillos. Básicamente son sólo los componentes de la tierra".

Almacenamiento de alto calor

Muchas industrias requieren calor a alta temperatura para su fabricación.Las temperaturas en las fábricas deben alcanzar al menos 1.300 grados Celsius (casi 2.400 grados Fahrenheit) para producir cemento, y 1.000 C (aproximadamente 1.800 F) o más para la fabricación de vidrio, hierro y acero.Hoy en día, alrededor del 17% de todosemisiones de dióxido de carbonoen todo el mundo provienen de la quemacombustibles fósilespara producir calor para procesos industriales, según los cálculos de Jacobson y el coautor Daniel Sambor.La generación de calor industrial a partir de fuentes renovables prácticamente podría eliminar estas emisiones.

"Al almacenar energía en la forma más cercana a su uso final, se reducen las ineficiencias en la conversión de energía", dijo Sambor, investigador postdoctoral en ingeniería civil y ambiental."A menudo se dice en nuestro campo que 'si quieres duchas calientes, almacena agua caliente, y si quieres bebidas frías, almacena hielo'; por lo que este estudio se puede resumir como 'si necesitas calor para la industria, guárdalo en ladrillos refractarios.'"

Ahorros sustanciales

Los investigadores se propusieron examinar el impacto del uso de ladrillos refractarios para almacenar la mayor parte del calor de los procesos industriales en 149 países en un futuro hipotético en el que cada país haya hecho la transición a la energía eólica, geotérmica, hidroeléctrica y solar para todos los fines energéticos.Los 149 países son responsables del 99,75% de las emisiones globales de dióxido de carbono procedentes de combustibles fósiles."El nuestro es el primer estudio que examina una transición a gran escala deenergía renovable"Con ladrillos refractarios como parte de la solución", dijo Jacobson. "Descubrimos que los ladrillos refractarios permiten una transición más rápida y de menor costo a las energías renovables, y eso ayuda a todos en términos de salud, clima, empleo y seguridad energética".

El equipo utilizó modelos informáticos para comparar costos, necesidades de terreno,impactos en la salud, y las emisiones involucradas en dos escenarios para un futuro hipotético donde 149 países en 2050 estén utilizando energías renovables para todos los fines energéticos.En un escenario, los ladrillos refractarios proporcionan el 90% del calor de los procesos industriales.En el otro, no se adoptan ladrillos refractarios u otras formas de almacenamiento de energía térmica para procesos industriales.En el escenario sin ladrillos refractarios, los investigadores asumieron que el calor para los procesos industriales provendría de hornos, calentadores, calderas y bombas de calor eléctricos, y que se utilizarían baterías para almacenar electricidad para esas tecnologías.

Los investigadores descubrieron que el escenario con ladrillos refractarios podría reducircostos de capitalen 1,27 billones de dólares en los 149 países en comparación con el escenario sin almacenamiento de ladrillos refractarios, al tiempo que se reduce la demanda de energía de la red y la necesidad de capacidad de almacenamiento de energía de las baterías.

Energía limpia, aire más limpio

Las soluciones para acelerar la transición hacia la energía limpia también están relacionadas con la salud humana.Investigaciones anteriores han demostrado que la contaminación del aire provocada por la quema de combustibles fósiles causa millones de muertes prematuras cada año."Cada parte de los combustibles de combustión que reemplazamos con electricidad reduce la contaminación del aire", dijo Jacobson."Y debido a que hay una cantidad limitada de dinero para realizar la transición a alta velocidad, cuanto menor sea el costo para el sistema en general, más rápido podremos implementarla".

Jacobson ha dedicado su carrera a comprender la contaminación del aire y los problemas climáticos y desarrollarenergíaplanes para que los países, estados y ciudades resuelvan estos problemas.Pero su enfoque en los ladrillos refractarios es relativamente nuevo y está inspirado en el deseo de identificar soluciones efectivas que puedan adoptarse rápidamente.

"Imagínese si propusiéramos un método costoso y difícil de transición a la electricidad renovable: tendríamos muy pocos interesados. Pero si esto ahorrará dinero en comparación con el método anterior, se implementará más rápidamente", dijo."Lo que me entusiasma es que el impacto es muy grande, mientras que muchas tecnologías que he analizado tienen impactos marginales. Aquí puedo ver un beneficio sustancial a bajo costo desde múltiples ángulos, desde ayudar a reducir la mortalidad por contaminación del aire hastapara facilitar la transición del mundo hacia energías renovables limpias".