3 preguntas: Asegun Henry sobre cinco "grandes desafíos térmicos" para frenar el calentamiento global

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Más del 90% del consumo energético mundial actual se destina al calor, ya sea para generar electricidad, para calentar y enfriar edificios y vehículos, para fabricar acero y cemento o para otras actividades industriales. En conjunto, estos procesos emiten una cantidad impresionante de gases de efecto invernadero al medio ambiente cada año.

Reinventar la forma en que transportamos, almacenamos, convertimos y usamos la energía térmica contribuiría en gran medida a prevenir un aumento general de la temperatura de más de 2 grados Celsius, un aumento crítico que se espera que incline al planeta en una cascada de escenarios climáticos. catastrófico.

Pero, como escriben tres expertos en energía térmica en una carta publicada hoy en La energía de la naturaleza, "Aunque existe esta necesidad crítica, existe una brecha significativa entre la investigación actual de la ciencia térmica y lo que se necesita para una descarbonización en profundidad".

En un esfuerzo por motivar a la comunidad científica a trabajar en temas térmicos críticos para el clima, los autores presentaron cinco 'grandes desafíos' de la energía térmica, o áreas amplias donde es necesario realizar innovaciones significativas para lograr el éxito. 39, frenar el aumento del calentamiento global. Noticias del MIT habló con Asegun Henry, autor principal y profesor asociado de desarrollo profesional Robert N. Noyce en el Departamento de Ingeniería Mecánica, sobre esta gran visión.

Q: Antes de entrar en los detalles de los cinco desafíos que presenta, ¿puede contarnos un poco sobre cómo surgió este documento y por qué lo ve como una llamada a la acción?

UNA: Este artículo surgió de esta reunión realmente interesante, donde mis dos coautores y yo fuimos invitados a conocer a Bill Gates y hablar con él sobre la energía térmica. Hicimos una sesión de varias horas con él en octubre de 2018, y cuando nos íbamos, en el aeropuerto, todos estuvimos de acuerdo en que el mensaje que compartimos con Bill debía transmitirse mucho más. extensamente.

Este artículo trata específicamente de la ciencia y la ingeniería térmicas, pero es un campo interdisciplinario con muchas intersecciones. De la forma en que lo expresamos, este artículo trata de cinco grandes desafíos que, si se resuelven, cambiarían literalmente el curso de la humanidad. Esta es una demanda importante, pero la apoyamos.

Y realmente necesitamos que eso se declare como una misión, similar a la declaración de que íbamos a llevar a un hombre a la luna, donde vieron este esfuerzo concertado de la comunidad científica para cumplir con esta misión. Nuestra misión aquí es salvar a la humanidad de la extinción debido al cambio climático. La misión está clara. Y ese es un subconjunto de cinco problemas que nos llevarán la mayor parte del camino, si podemos solucionarlos. El tiempo se acaba y necesitamos a todos en el puente.

Q: ¿Cuáles son los cinco desafíos de la energía térmica que describe en su artículo?

UNA: El primer desafío es desarrollar sistemas de almacenamiento térmico para la red eléctrica, vehículos eléctricos y edificios. Tome la red eléctrica: hay una carrera internacional en marcha para desarrollar un sistema de almacenamiento basado en la red para almacenar el exceso de electricidad de las energías renovables para que pueda usarlo. más tarde. Esto permitiría que la energía renovable ingrese a la red. Si logramos descarbonizar completamente la red, eso solo reduce las emisiones de dióxido de carbono de la generación de energía en un 25%. Y la belleza de eso es que una vez que descarboniza la red, abre la descarbonización del sector del transporte con vehículos eléctricos. Luego habla de una reducción del 40% en las emisiones globales de carbono.

El segundo desafío es la descarbonización de los procesos industriales, que contribuyen al 15% de las emisiones globales de dióxido de carbono. Los grandes actores aquí son el cemento, el acero, el aluminio y el hidrógeno. Algunos de estos procesos industriales implican inherentemente la emisión de dióxido de carbono, ya que la reacción en sí debe liberar dióxido de carbono para que funcione, en su forma actual. La pregunta es, ¿hay otra forma? O pensamos en otra forma de hacer cemento o se nos ocurre algo diferente. Es un desafío extremadamente difícil, pero hay buenas ideas y necesitamos que mucha más gente piense en ellas.

El tercer desafío es resolver el problema del enfriamiento. Los acondicionadores de aire y refrigeradores contienen productos químicos que son muy dañinos para el medio ambiente, 2.000 veces más dañinos que el dióxido de carbono en términos molares. Si el sello se rompe y el refrigerante se escapa, esa pequeña fuga provocará un cambio significativo en el calentamiento global. Si se tiene en cuenta la India y otros países en desarrollo que ahora tienen acceso a la infraestructura eléctrica para hacer funcionar los sistemas de aire acondicionado, la fuga de estos refrigerantes se volverá responsable de 15 a 20 % del calentamiento global para 2050.

El cuarto desafío es la transmisión de calor a largas distancias. Transportamos electricidad porque se puede transmitir con bajas pérdidas y es barata. La pregunta es: ¿podemos transmitir calor como transmitimos electricidad? Hay una sobreabundancia de calor residual disponible en las plantas de energía, y el problema es que donde están las plantas de energía y donde vive la gente son dos lugares diferentes, y no tenemos un conector para suministrar calor. de estas plantas de energía, que literalmente se pierde. Podría satisfacer toda la carga de calefacción residencial del mundo con una fracción de ese calor residual. Lo que no tenemos es el cable para conectarlos. Y la pregunta es: ¿alguien puede crear uno?

El desafío final se refiere a la construcción de envolventes con conductancia variable. Algunas demostraciones muestran que es físicamente posible crear un material térmico, o dispositivo que cambiará su conductancia, de modo que cuando hace calor puede evitar que el calor pase a través de una pared, pero cuando lo hace. Si lo desea, puede cambiar su conductancia para permitir que entre o salga calor. Estamos lejos de tener un sistema que funcione, pero la base está ahí.

Q: Dice que estos cinco desafíos representan una nueva misión para la comunidad científica, similar a la misión de llevar un ser humano a la luna, que llegó con una fecha límite clara. ¿De qué línea de tiempo estamos hablando aquí, en términos de la necesidad de abordar estos cinco problemas térmicos para mitigar el cambio climático?

UNA: En resumen, tenemos entre 20 y 30 años de status quo, antes de que nos encontremos en un camino inevitable hacia un aumento promedio de la temperatura global de más de 2 grados Celsius. Puede parecer mucho tiempo, pero no es así si se tiene en cuenta que el gas natural tardó 70 años en convertirse en el 20% de nuestra combinación energética. Así que imagine que ahora no solo tenemos que cambiar el combustible, sino que también tenemos que hacer una revisión completa de toda la infraestructura energética en menos de un tercio del tiempo. Necesitamos un cambio drástico, no ayer, sino hace años. Así que todos los días, me temo que estamos haciendo muy poco y demasiado tarde, y nosotros, como especie, puede que no sobrevivamos al retroceso de la Madre Tierra.

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