Energii neconvenţionale

Definirea surselor de energii neconvenţionale a devenit deja mai mult decît convenţională, pentru că în general ne gîndim la energia vîntului, cea a apei şi cea solară. Posibilele surse sînt însă mult mai variate, şi de aceea consider că merită să le amintesc în cîteva cuvinte pe fiecare dintre acestea.

În afara clasicelor energii neconvenţionale, cred însă că trebuie să menţionăm întîi sursele neconvenţionale de hidrocarburi, precum gaz-hidraţii sau gheaţa de metan. Sub adîncimi mai mari de 700 de metri ale coloanei de apă, pe fundul mărilor şi oceanelor, există vaste rezerve de gheaţă de metan.

Cît de vaste sînt aceste resurse? Greu de estimat deocamdată, dat fiind faptul că nu cunoaştem decît o parte infimă a ceea ce se află pe fundul mărilor şi oceanelor. Singurul răspuns sigur este că aceste resurse sînt uriaşe, iar estimările sînt actualizate în creştere de la an la an. În prezent există însă o problemă majoră care nu ne permite exploatarea acestora: tehnologia din zilele noastre nu este suficient de dezvoltată ca aceste gheţuri de metan să fie aduse la suprafaţă în siguranţă. Gheaţa de metan – la scăderea bruscă a presiunii – sublimează rapid, se transformă adică din solid în gaz, iar cea mai mică scînteie poate duce la explozii potenţial catastrofale. Deocamdată...

Nu consider aşa-numitele gaze de şist drept energii neconvenţionale, ci, mai degrabă, drept tehnologii de creştere a gradului de recuperare a hidrocarburilor din roci, tehnologii aflate în uz pe scară largă de mulţi ani. După părerea mea (şi nu numai), problema majoră cu risc de poluare o reprezintă gradul de cimentare a găurilor de sondă, problemă tehnică simplu de verificat – dar acesta ar putea fi subiectul unei alte teme.

Alte resurse încă neconvenţionale de hidrocarburi sînt biocombustibilii – de la cei obţinuţi din captarea emisiilor de metan din acumulările de gunoaie şi pînă la cei obţinuţi din plante. Cei obţinuţi din plante sînt şi ei, la rîndul lor, de mai multe generaţii. Prima generaţie de biocombustibili, deja foarte convenţionali, este cea care utilizează diferite plante tehnice pentru obţinerea biodieselului – cea mai răspîndită la noi fiind rapiţa. Problema cu utilizarea acestor biocombustibili este că plantele care îi generează sînt cultivate pe suprafeţe din ce în ce mai mari, cîştigînd competiţia pentru terenuri arabile cu plantele necesare pentru asigurarea securităţii energetice. Iar acest lucru a început să se simtă pe plan mondial, la preţurile produselor de bază pentru populaţia planetei. Mai mult, suprafeţe enorme de păduri ecuatoriale au fost transformate în terenuri agricole pentru aceste plante, ceea ce reprezintă un impact ecologic deosebit de dăunător.

De aceea, de mai puţin de un deceniu, generaţia a doua de biocombustibili încearcă să rezolve aceste probleme – şi să ofere surse cu adevărat alternative de energie, care să aibă şi un impact general pozitiv asupra mediului. Este vorba despre algele marine care, atunci cînd temperatura apei mării este constant mai mare de o anumită valoare, şi cînd în apă există suficienţi azotaţi, se dezvoltă exploziv. Acest fenomen, numit înflorire algală, este parte a eutrofizării, proces prin care, după moarte, descompunerea algelor consumă oxigenul dizolvat în apă şi are ca efect sufocarea şi moartea organismelor marine aflate sub pătura de alge – de la unii peşti la scoici, melci, dar şi algele mari, fixate de fundul mării. Fenomen natural, eutrofizarea a ajuns însă să se manifeste anormal în majoritatea mărilor lumii, datorită fluxurilor enorme de compuşi pe bază de azot proveniţi din agricultură sau din deşeurile urbane insuficient tratate, dar şi a creşterii temperaturii apei mării. Această a doua generaţie de biocombustibili constă în stimularea dezvoltării explozive a acestor alge, care sînt apoi recoltate pentru energie. Un alt aspect pozitiv constă în faptul că, prin acest proces, scade şi concentraţia de azotaţi din apele mării, şi survine îmbunătăţirea calităţii mediului marin. Dar, cum experimentele pe biocombustibilii de generaţia a doua sînt abia la început, nu ar fi exclus să apară şi efecte negative la care acum nici nu ne gîndim.

A doua mare categorie de resurse neconvenţionale este cea care nu presupune utilizarea capacităţii calorice pentru obţinerea electricităţii. Vorbim aici despre captarea surselor de energie provenite de la celelalte elemente în afară de foc: apă, Pămînt, lumină, aer.

Energia geotermală este cea care caută să exploateze diferenţa de temperatură dintre suprafaţă şi interiorul Pămîntului. De la suprafaţa Pămîntului spre interior, temperatura creşte treptat, cu o viteză care variază din loc în loc, în funcţie de compoziţia geologică şi de structura tectonică. Pompele de căldură se bazează tocmai pe această variaţie de temperatură (şi, deci, de energie termică) dintre suprafaţă şi interiorul Pămîntului. Pompele, care se sapă pînă la o adîncime dinainte stabilită de experţi pentru fiecare loc în parte, au o resursă de energie constantă în timp (nu la scara milioanelor de ani, ci la scara vieţii umane, bineînţeles), dar au un mare dezavantaj: costurile, în prezent deosebit de mari.

Energia obţinută prin transformarea în electricitate a vîntului cu greu mai poate fi numită neconvenţională. Fermele de morişti eoliene au acoperit o bună parte a continentelor, iar randamentul lor este de asemenea în creştere. Ultimul deceniu şi jumătate a dus la dezvoltarea acestor centrale eoliene şi în domeniul marin, cu un efect secundar neaşteptat – dar binevenit. Observaţii recente au arătat că platformele pe care sînt amplasate centralele eoliene în domeniul marin acţionează ca nişte adevăraţi recifi artificiali, devenind platforme şi pentru noi colonii de scoici şi alte vieţuitoare.

Apariţia acestor organisme atrage după sine şi peştii – întîi cei care se hrănesc cu plante şi pe urmă şi carnivorii, ceea ce conduce la crearea unor nişe ecologice bogate în forme de viaţă şi bazate pe structuri create de om. Există în prezent un proiect european de cercetare (CoCoNet) care încearcă să estimeze impactul acestor ferme eoliene asupra biodiversităţii mediului marin. Apariţia noilor materiale foarte uşoare şi, în acelaşi timp, foarte rezistente, a dus la apariţia unei noi epoci a navelor cu pînze. Noile veliere folosesc forţa vîntului, cu un randament mult mai mare faţă de strămoaşele lor de acum două secole.

Soarele este sursa principală de energie pentru sistemul nostru solar, fundament al vieţii de pe Terra. Trăitori, precum şi celelalte vieţuitoare de pe planetă, datorită Soarelui, în ultimele decenii am început să îi captăm şi să îi transformăm energia în electricitate. Randamentul acestei captări a crescut în ultimele decenii, odată cu apariţia noilor materiale utilizabile pentru panourile solare. Dar mai sînt paşi mulţi de făcut pînă cînd Soarele va putea deveni o sursă de electricitate sigură şi ieftină. Creşterea eficienţei ţine însă doar de noi.

Energia apei este de mult utilizată pentru obţinerea de electricitate cu ajutorul hidrocentralelor instalate pe rîuri. Efectele negative ale acestor centrale sînt însă, de multe ori, mai numeroase decît cele benefice: blochează migraţia speciilor de peşti, devin capcane ale aluviunilor transportate de rîuri, ceea ce duce la apariţia fenomenului de eroziune costieră, adică de retragere a plajelor în faţa mării, prin lipsa materialului de construcţie. Ultimii ani au marcat însă o redefinire a conceptului de dezvoltare a unor hidrocentrale care să aibă, pe lîngă un randament crescut, şi un impact negativ minim asupra mediului. Dar energia apei nu priveşte doar captarea rîurilor. După ce au fost studiate intens în anii 1970, la prima criză energetică majoră, şi abandonate apoi în anii 1980 datorită costurilor ridicate (şi a preţului din nou redus al petrolului), centralele electrice bazate pe forţa valurilor şi mareelor au revenit de un deceniu în atenţia cercetătorilor. În zonele din Atlanticul de Nord, unde mareea este foarte ridicată, centralele electrice care utilizează forţa mareelor sînt deja un succes, iar această sursă de energie va rămîne activă „cît Soarele şi Luna“. Valurile ca sursă de energie sînt şi ele ţinta a numeroase proiecte-pilot din ultimii ani.

Problema majoră – atît pentru energia eoliană, cît şi pentru cea solară şi cea a apei – rămîne inconstanţa acesteia. Care sînt soluţiile atunci cînd e noapte? Ce facem atunci cînd vîntul nu bate? Ce facem dacă debitele de apă sînt scăzute sau nu sînt valuri? În prezent, electricitatea provenită din aceste surse trebuie să fie dublată de cea din sursele convenţionale (termocentrale), pentru a asigura necesarul în anumite situaţii. Soluţia constă în găsirea unor modalităţi eficiente de stocare a energiei electrice pe termen lung, a unor baterii suficient de puternice şi de sigure ca să ofere energia necesară în perioadele critice, fără lumină sau vînt.

Din ce în ce mai mulţi văd soluţia în utilizarea bateriilor de hidrogen. Materie primă sigură şi răspîndită în întregul univers, hidrogenul, în combinaţie cu oxigenul, dă apă – şi energie, fără reziduuri periculoase sau potenţial toxice. Folosite de NASA la misiunile spaţiale încă din anii ’70, bateriile de hidrogen încep să fie din ce în ce mai răspîndite. Problema majoră în momentul de faţă este sursa energiei necesare obţinerii hidrogenului în stare pură. Dacă separarea hidrogenului se face utilizînd combustibili tradiţionali, nu putem spune că am rezolvat nici o problemă.

Şi mai este, bineînţeles, energia atomică. De la centralele nucleare actuale, care, după mai bine de jumătate de secol nu se mai pot numi „neconvenţionale“, la „Sfîntul Graal“ al energiilor neconvenţionale – fuziunea nucleară „la rece“. Fuziunea nucleară – adică procesul prin care doi atomi de hidrogen se unesc şi degajă energie, este cea mai frecventă reacţie din univers. Este şi procesul care se produce în Soare din primul moment al formării acestuia. Problema critică este faptul că, pentru producerea acestei reacţii, este necesară o temperatură uriaşă. De mai multe decenii, numeroase echipe de cercetători încearcă să stăpînească această reacţie la temperaturi obişnuite. În caz de succes, fuziunea va fi răspunsul final la nevoia noastră de energie. Dar pînă atunci va mai trece, cu siguranţă, mult timp.

Adrian Stănică este jurnalist de ştiinţă şi cercetător ştiinţific la Institutul Naţional de Geologie şi Geoecologie Marină – GeoEcoMar.