Los parques solares podrían ser una alternativa para combatir el calentamiento global

*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

Un bosque verde es uno de los símbolos más emblemáticos del poder de la naturaleza, desde la abundancia de vida vegetal y animal que se refugia entre su espesa vegetación hasta el impacto positivo que tiene en el clima de la Tierra, gracias en parte a la fotosíntesis, que elimina el dióxido de carbono del aire, mitigando así los efectos del calentamiento global. La tala de los bosques tropicales siempre verdes ha desempeñado un papel importante en la exacerbación de la crisis climática, y muchas iniciativas ambientales se centran en la rehabilitación de los bosques destruidos o la plantación de nuevos árboles. El problema es que, incluso si cubriéramos toda la superficie del planeta con árboles, la enorme fuerza fotosintética resultante aún no sería suficiente para absorber el enorme excedente de dióxido de carbono -el principal gas de efecto invernadero- que se ha bombeado a la atmósfera durante los últimos 150 años de actividad humana.

Existe otra forma de afrontar la crisis climática que, a diferencia de los bosques, no es ni natural ni verde, al menos no en el sentido literal de la palabra. Esta solución artificial consiste en erigir campos de paneles solares de color oscuro. Obviamente, la producción de electricidad a partir de energía solar tiene un impacto positivo en el equilibrio climático, ya que sustituye a las centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles como el carbón y el gas, reduciendo así las emisiones nocivas de gases de efecto invernadero que se acumulan en concentraciones cada vez mayores en la atmósfera.

Pero tanto el bosque verde natural como el “bosque solar” artificial y oscuro producen otros efectos, algunos de los cuales pueden ser problemáticos desde una perspectiva climática. Ambos son relativamente oscuros, lo que significa que absorben una gran proporción de la radiación del Sol (lo que los convierte en superficies de “albedo bajo” en la jerga profesional) y, como resultado, se calientan. Parte de esta energía se utiliza para la fotosíntesis en los bosques naturales o para producir electricidad en los “bosques” solares, pero la mayor parte regresa a la atmósfera en forma de flujos de energía, calentándola. En cambio, el suelo desértico de color claro, por ejemplo, refleja una parte significativa de la luz solar hacia el espacio, lo que no se suma al calor acumulado en la atmósfera. (Este tipo de suelo se conoce como superficie con un “albedo alto”).

¿Cuál sería entonces el uso más eficaz de una determinada parcela de tierra en relación con la crisis climática: plantar un bosque, que es un medio natural de absorber el dióxido de carbono de la atmósfera, o construir campos de paneles solares, que reducen la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera? Este dilema ha sido debatido durante mucho tiempo por los responsables de la toma de decisiones en todo el mundo.

Ahora, por primera vez, gracias a los hallazgos en áreas áridas y a mediciones exhaustivas del flujo de energía intercambiado entre el suelo y la atmósfera, podemos tener una respuesta a esta pregunta, gracias a un estudio dirigido por el Dr. Rafael Stern, el Dr. Jonathan Muller y el Dr. Eyal Rotenberg del laboratorio del Prof. Dan Yakir en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias del Instituto Weizmann de Ciencias. El estudio, publicado en PNAS Nexus, fue coescrito por Madi Amer, también del laboratorio del Prof. Yakir, y el Dr. Lior Segev del Departamento de Instalaciones Básicas de Física del Weizmann.

Un siglo de fotosíntesis

En la primera fase del estudio se comparó el impacto de un bosque situado en la frontera de una zona árida con el de un campo de paneles solares, o una granja solar, en un entorno árido. Las zonas áridas se caracterizan por una gran cantidad de luz solar y una relativa escasez de diversidad vegetal y biomasa, lo que las hace especialmente adecuadas para grandes granjas solares. Tales campos ya existen en Israel, en la Aravá y el Néguev, y el gobierno tiene planes de construir más en Jordania mediante una colaboración internacional. En otras partes del mundo, enormes proyectos solares están en marcha, por ejemplo, en los desiertos de China, y la Unión Europea lleva mucho tiempo debatiendo planes para construir granjas solares en el Sahara. Los investigadores de Weizmann viajaron hasta la Aravá en un camión que transportaba una estación de medición móvil, especialmente diseñada por Yakir y Rotenberg. Comenzaron colocando esta estación de medición cerca del campo de paneles solares para medir el flujo de energía entre el suelo y la atmósfera, como ocurre en una zona árida sin paneles solares. Luego colocaron la estación dentro del propio campo de paneles solares. Para ello fue necesario superar los retos operativos y de seguridad derivados de la sensibilidad de los paneles, que habían interferido con este tipo de mediciones en el pasado. En ambos lugares, los experimentos se repitieron durante diferentes estaciones del año. Por último, para comparar sus resultados con el proceso similar que se produce en un bosque, los científicos se basaron en los datos que Yakir y Rotenberg habían recopilado durante los últimos 20 años en el bosque de Yatir (el más grande de los bosques plantados en Israel por el Fondo Nacional Judío), en el extremo norte del árido desierto del Néguev.

Los investigadores descubrieron que el efecto albedo de ambos “bosques” era similar, pero la absorción o prevención de emisiones de carbono era muy diferente, a favor del bosque solar. Para completar la comparación, calcularon los puntos de equilibrio en los que los efectos opuestos sobre el clima de la Tierra –el calentamiento por el color oscuro de ambos bosques y el enfriamiento por la reducción del dióxido de carbono atmosférico– se equilibran entre sí, reduciendo en última instancia la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera como resultado de la fotosíntesis del bosque natural o la reducción de las emisiones de producción de electricidad del bosque solar. Resulta que se necesitan dos años y medio para que el calor emitido por los parques solares se compense con las emisiones de carbono que se evitan gracias a la energía que generan. Esto tiene en cuenta incluso las emisiones de carbono procedentes de la fabricación, el transporte y el funcionamiento de los paneles, así como de las baterías utilizadas para el almacenamiento de electricidad. En el caso de un bosque de tamaño similar, se necesitarían más de 100 años de fotosíntesis para compensar su efecto de calentamiento.

Los investigadores también querían determinar cómo cambiaba la relación de calentamiento y enfriamiento en otros climas. Utilizando datos de mediciones similares recopiladas de satélites y bases de datos, descubrieron que en entornos más húmedos, como los trópicos o en regiones de pastizales templados como Europa, el efecto de calentamiento de la plantación de grandes cantidades de árboles es menor. Esto se debe a que allí el suelo es más oscuro para empezar, lo que significa que el efecto relacionado con el albedo es menor y la tasa de captura de carbono por los árboles es mayor, por lo que el punto de equilibrio se alcanza en un plazo de 15 a 18 años. Con esto, señalan, hay que tener en cuenta que en estas áreas hay menos espacio abierto disponible para plantar nuevos bosques.

Stern y Muller explican: “Nuestro estudio demuestra de forma inequívoca que en entornos áridos, donde se encuentran la mayoría de las reservas de tierra abierta, la construcción de parques solares es mucho más eficaz que la plantación de bosques a la hora de hacer frente a la crisis climática. En este entorno, la instalación de paneles solares en superficies mucho más pequeñas que los bosques (hasta una centésima parte de su tamaño) compensará exactamente la misma cantidad de emisiones de carbono. Dicho esto, los bosques absorben actualmente cerca de un tercio de las emisiones anuales de carbono de la humanidad, por lo que es de suma importancia salvaguardar esta capacidad y evitar el tipo de deforestación a gran escala que se produce en las regiones tropicales. Además, los bosques desempeñan un papel vital en el ciclo global de las lluvias, en el mantenimiento de la biodiversidad y en muchos otros contextos ambientales y sociales. Por tanto, la conclusión de nuestro estudio es que debemos proteger los bosques de la Tierra, y que la solución más adecuada a la crisis climática es combinar la plantación y rehabilitación de bosques en regiones húmedas con la construcción de campos de paneles solares en regiones áridas”.

* La investigación del Prof. Dan Yakir está respaldada por el Helen Kimmel Center for Planetary Science y el Schwartz Reisman Collaborative Science Program.

El Prof. Yakir ocupa la Cátedra Profesoral Hilda y Cecil Lewis.