Paradigma de integración tecnológica hacia el desarrollo sostenible
Por: Ing. PhD. Clara Inés Buriticá Arboleda
“Sistemas micro-electromecánicos (MEMS), paradigma de creación de sistemas integrados que combinan componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos; pueden variar en tamaño de unos pocos micrómetros a milímetros; aprovechan las propiedades mecánicas y eléctricas del silicio y tienen la capacidad de detectar, controlar y actuar en la micro escala, y generar efectos en la macro escala.” (PRIME Faraday Partnership, 2002)
El desarrollo convencional de la economía mundial, soportado en energía centralizada, disponible y barata: está colapsando. Los Gases de Efecto Invernadero (GEI) ocasionan el cambio climático planetario debido a su efecto de calentamiento global, el cual es hoy considerado como el principal obstáculo para el desarrollo sostenible de la humanidad.
Las emisiones globales de GEI antropogénicas ascendieron a 50 Gt de CO₂-eq en 2010 (PBL, 2015), que es la cifra más reciente disponible. De estas, aproximadamente el 60% están asociadas a la energía (29,8 Gt). El 40% restante está relacionado con las emisiones de CO₂ procedentes de procesos industriales y de GEI distintos de los de CO₂, principalmente de la agricultura. Una mirada más cercana a las emisiones de CO₂ relacionadas con la energía muestra que la generación de energía es responsable de la mayor parte, seguida por la industria y el transporte. En 2015, un 76,5% correspondiente a 24100 TWh, de la generación global de electricidad fue a partir de recursos no renovables; propiciando poco más del 64% de la producción mundial de GEI. De todas las emisiones de CO₂ procedentes de la energía fósil, el 44% proviene del carbón, el 36% del petróleo y el 20% del gas natural. (IRENA, 2016a).
La eficiencia energética y el mayor aprovechamiento de energías renovables, emergen como las principales estrategias potenciales para mitigar las emisiones de GEI, desplazando el uso de recursos no renovables. Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA, en inglés), en el sector energético, la transición a las energías renovables resultará en una drástica reducción en el suministro de energía primaria, ya que la energía eólica y solar, entre otras, pueden sustituir al carbón. Es importante medir la eficiencia energética en términos de energía primaria y en términos de despliegue tecnológico. Eso significa centrarse no sólo en el papel de la eficiencia para reducir la demanda de energía en los edificios, la industria y el transporte, sino también en el consumo de recursos para la generación de energía. (IRENA, 2016a).
En (IRENA, 2016b), se demuestra que la mitigación del cambio climático es costo efectiva y que genera impactos positivos en crecimiento y empleos, esto aunado a que los sistemas electro-energéticos modernos integran múltiples tecnologías con flujos bidireccionales y una demanda cada vez más activa, motivan a visualizar e interpretar esta realidad compleja más que como una infraestructura, como una herramienta para el desarrollo sostenible: “desarrollar un sistema económico centrado en la tierra (vivir dentro de límites biofísicos) para satisfacer las necesidades esenciales, que incluya los avances científicos de los últimos 100 años” (BERMEJO, 2013); considerando el ciclo de vida de productos y materiales biológicos y técnicos con el principio de acción de la economía circular, que configuran el paradigma de la gestión integral de residuos.
Los principales avances científico-tecnológicos están centrados en la integración tecnológica: de los sistemas electro-energéticos convencionales con tecnologías de gestión, de comunicación e información, control y automatización, originando microrredes, aplicaciones inteligentes, edificios inteligentes, redes inteligentes, ciudades inteligentes; de tecnologías de control y gestión inteligente con la respuesta de la demanda; de tecnologías de recursos descentralizados de energía con las tecnologías de generación convencional; de cosas y dispositivos en sistemas embebidos con sensores, software, conectividad de red y la electrónica necesaria que les permite recopilar e intercambiar datos haciéndolos responder (internet de las cosas – IoT); y de tecnologías de fabricación, de producción en lotes y de empaquetado con sistemas de sensores y accionamientos (sistemas micro-electro-mecánicos – MEMS).
Los MEMS han sido identificados como una de las tecnologías más prometedoras para el siglo XXI con el potencial de revolucionar tanto los productos industriales como los de consumo, combinando la microelectrónica basada en silicio con la tecnología de micromecanización. Sus técnicas y dispositivos basados en microsistemas tienen el potencial de afectar dramáticamente todas nuestras vidas y la forma en que vivimos. Si se veía que la microfabricación de semiconductores era la primera revolución de micromanufactura, MEMS es la segunda revolución. (ITRS, 2013)
Todas estas tecnologías relacionadas anteriormente, en esencia de tipo electromecánico a nivel macro o micro, se están integrando en sistemas energéticos sostenibles que aseguran la eficiencia de los mercados, la flexibilidad y eficiencia en el suministro energético y la innovación y garantía del suministro sostenible, asequible, de calidad y en las condiciones requeridas por la demanda. Uno de los retos principales está en superar el consumismo energético, mediante la selección adecuada del sistema tecnológico requerido para cada situación energética específica a resolver; o donde se necesite.
Referencias:
BERMEJO, R. (2013). Del desarrollo sostenible según Brundtland a la sostenibilidad como biomimesis. Universidad del País Vasco; www.hegoa.ehu.es.
IRENA. (2016a). REmap: Roadmap for a Renewable Energy Future. International Renewable Energy Agency (IRENA).
IRENA. (2016b). Renewable Energy Benefits: Measuring the Economics. www.irena.org/remap: International Renewable Energy Agency (IRENA). Abu Dhabi.
ITRS. (2013). Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS).
PBL, N. E. (2015). Trends in Global CO₂ Emissions Report 2015. The Hague.
Fuente imagen: https://www.ecoembes.com/es/planeta-recicla/blog/nueve-actividades-humanas-que-generan-gases-de-efecto-invernadero