Es un gran reto: en las próximas décadas, el mundo deberá resolver su dependencia de los combustibles fósiles y reducir de modo drástico su emisión de gases de efecto invernadero. La tecnología actual sólo ayudará hasta cierto punto; se necesitan mayores innovaciones.

Pero, ¿en qué podrían consistir esas innovaciones? A continuación, cinco tecnologías que, de tener éxito, podrían cambiar de manera radical el panorama de la energía en el mundo.

Presentan grandes oportunidades. La capacidad de generar energía desde el espacio, por ejemplo, podría dar pie a nuevas industrias. La tecnología que atrapa y almacena dióxido de carbono de plantas que funcionan a carbón podría rejuvenecer fábricas más viejas.

El éxito no está asegurado. La tecnología presenta obstáculos de ingeniería difíciles, y algunas requieren grandes avances científicos en materiales creados en laboratorio o en plantas genéticamente modificadas. Y las innovaciones tienen que tener un costo que no encarezca mucho la energía. Si se puede conseguir todo eso, cualquiera de estas tecnologías podría cambiar las reglas del juego.

Energía solar proveniente del espacio

Por más de tres décadas, visionarios han fantaseado con aprovechar la energía solar donde el sol siempre brilla, en el espacio. Si pudiéramos colocar paneles solares gigantes en órbita alrededor de la Tierra y canalizar siquiera una pequeña parte de la energía disponible a la superficie, se podría dirigir electricidad constante a cualquier punto del planeta.

Puede que la tecnología suene a ciencia ficción, pero es sencilla: los paneles solares en órbita a unos 35.400 kilómetros envían energía en forma de microondas a la tierra, donde es convertida en electricidad y vertida a la red de suministro. Una estación terrestre de recepción de 1,6 kilómetros de diámetro podría suministrar unos 1.000 megavatios, energía suficiente para un millón de hogares estadounidenses en promedio.

El costo de enviar colectores solares al espacio es el mayor obstáculo, así que es necesario diseñar un sistema lo suficientemente ligero para requerir sólo unos pocos lanzamientos. Un puñado de países y compañías quiere proveer electricidad proveniente del espacio dentro de una década.

Baterías de auto avanzadas

Electrificar los vehículos podría reducir el uso de petróleo y ayudar a limpiar el aire (si se favorece la energía eléctrica proveniente de fuentes bajas en dióxido de carbono, como el viento o la energía nuclear). Pero se van a necesitar mejores baterías.

Las baterías de ion de litio, comunes en las laptops, son las favoritas para uso en híbridos y vehículos eléctricos. Son más potentes que otras baterías de auto, pero son caras y todavía no duran mucho. Lo ideal sería que los autos eléctricos pudieran conseguir 644 kilómetros cargando la batería una vez. Aunque es posible realizar mejoras, el potencial del ion de litio es limitado.

Otra opción, el litio-aire, promete rendir 10 veces más que las pilas de ion de litio, y podría generar casi la misma cantidad de energía que la gasolina. Una batería de litio-aire usa el oxígeno del aire para cargarse, así que el aparato puede ser más pequeño y ligero. Un puñado de laboratorios está trabajando en la tecnología, pero científicos creen que sin una gran innovación, podría tomar una década en comercializarse.

Almacenamiento en redes

Todo el mundo alienta las energías eólica y solar. ¿Cómo no? Pero el viento y el sol son recursos que hay que utilizar inmediatamente o se pierden. Para cambiar esa situación, se necesita mejor tecnología de almacenamiento.

Los científicos están atacando el problema desde distintos ángulos, pero todos siguen presentando problemas. Uno, por ejemplo, usa la energía del viento para comprimir aire en cámaras subterráneas; el aire luego es utilizado por turbinas a gas para que estas funcionen de modo más eficiente. Uno de los obstáculos es encontrar cavernas subterráneas grandes y utilizables.

De manera similar, las baterías gigantes pueden absorber energía eólica para uso posterior, pero algunas tecnologías existentes son caras, y otras no son muy eficientes. Aunque investigadores buscan nuevos materiales para mejorar el rendimiento, no se esperan grandes mejoras tecnológicas.

La tecnología de ion de litio puede ser la más prometedora en cuanto a almacenaje en una red, donde no tiene tantas limitaciones como en los autos. A medida que mejora el desempeño y los precios bajan, las compañías de servicios públicos podrían distribuir baterías de ion de litio pequeñas y potentes alrededor de la red, más cerca de los consumidores. Allí, podrían almacenar energía que sobre proveniente de fuentes renovables y ayudar a compensar las pequeñas fluctuaciones energéticas, lo que aumentaría la eficiencia de la red eléctrica y reduciría la necesidad de utilizar energía proveniente de plantas que usan combustibles fósiles. Así, las empresas de distribución eléctrica pueden sacarle partido a los avances en baterías de auto.

Captura y almacenamiento de carbono

Mantener el carbón como una fuente abundante de energía significa reducir la cantidad de dióxido de carbono que produce. Eso podría requerir plantas energéticas nuevas y más eficientes. Pero atrapar el CO2 de las plantas existentes —unos 2.000 millones de toneladas anuales— podría ser lo que realmente cambie las reglas del juego.

Las técnicas para una captura modesta de CO2 existen, pero aplicarlas a grandes plantas energéticas reduciría su producción en un tercio y duplicaría el costo. Así que los científicos están buscando tecnologías experimentales que reduzcan las emisiones en un 90% al tiempo que limiten los aumentos de costos.

Casi todas están en su fase inicial, y es muy pronto para determinar qué método ganará. Una técnica prometedora quema carbón y oxígeno purificado en forma de óxido de metal, en lugar de aire, lo que produce un CO2 más fácil de capturar y no resta mucha eficiencia a la planta. La tecnología ha sido probada en programas piloto de baja escala y será probada en una planta modelo de un megavatio este año. Pero no estaría lista para uso comercial hasta 2020.

Biocombustibles de próxima generación

Una forma de reducir la dependencia del crudo es conseguir fuentes renovables de combustible de transporte. Eso implica una nueva generación de biocombustibles de cultivos no alimentarios.

Los investigadores están desarrollando métodos para convertir los desechos provenientes de madera, cultivos, basura y materias degradables como paja en carburantes baratos. Pero el biocombustible de próxima generación más prometedor proviene de las algas.

Las algas crecen rápido, consumen dióxido de carbono y generan unos 19.000 litros de biocombustible por 0,4 hectáreas, frente a 1.325 litros de etanol por 0,4 hectáreas de maíz. El combustible proveniente de algas puede añadirse directamente a los sistemas de refinería y distribución existentes.

Decenas de compañías tienen proyectos piloto de producción a pequeña escala. Pero producir biocombustible de algas en grandes cantidades implica hallar fuentes confiables de agua y nutrientes baratos, gestionar los patógenos que podrían reducir el rendimiento y desarrollar y cultivar las cepas de algas más productivas.