World Intellectual Property Organization

El cambio climático: China introduce innovaciones en el mercado de las tecnologías limpias del carbón

Septiembre de 2008

Por Sarah Jessup

Aunque el carbón es la principal fuente de energía para un gran número de países, es altamente contaminante y está generalmente desacreditado como una fuente de energía sucia. Muchos de los esfuerzos por conseguir un aprovechamiento limpio del carbón han dado como resultado innovaciones en el control de la contaminación atmosférica y la reducción del gasto energético. En este articulo, la Dra. Sarah Jessup, Directora del Programa de China del Creative and Innovative Economy Center (CIEC) de la Facultad de Derecho de la Universidad George Washington, centra su atención en las iniciativas chinas para el desarrollo de tecnologías limpias del carbón y energías alternativas. Jessup vivió durante 18 meses en la provincia de Shanxi, un área donde se hace un uso intensivo del carbón, llevando a cabo una investigación de campo sobre el proceso de reforma económica en China y sus efectos sobre las instituciones políticas, económicas y culturales.

China está considerado como uno de los principales emisores de gases de efecto invernadero (GEI) del mundo. Según las estadísticas, cerca de un 70 por ciento de la energía china proviene del carbón, gran parte del cual es quemado en centrales térmicas anticuadas que constituyen la principal fuente de gases de efecto invernadero.1 El carbón todavía se utiliza en la mayoría de las cocinas y estufas domésticas y también lo utilizan las grandes empresas energéticas para la producción de electricidad, mediante procesos en los que se desaprovecha una gran cantidad de calor. Alrededor del 86 por ciento del carbón se quema con medidas de control de la contaminación muy escasas y, en los pocos hogares en los que existen, los tubos de las calderas no se mantienen en las condiciones adecuadas.2

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Una bicicleta de reparto de carbón. El carbón todavía se utiliza en la mayoría de las cocinas y estufas domésticas. (Fotografia: Biran Kelley)

La situación es desastrosa, ya que se habla de cifras de más de un millón de muertes al año causadas por la contaminación, mientras que más de 400.000 muertes evitables son causadas por contaminación en el interior de viviendas o edificios, dando lugar a enfermedades como el cáncer de pulmón, la inmunodeficiencia y neumopatías obstructivas y crónicas.3

Pero existe un conflicto latente entre la protección medioambiental y el crecimiento económico. El país tiene una población de más de mil millones de personas y una espectacular tasa de crecimiento del 9 por ciento anual; sin embargo, al menos 135 millones de chinos sobreviven con menos de 1 dólar al día, y millones más con poco más de esa cantidad. El Gobierno chino está tratando de encontrar formas de conseguir un equilibrio entre el progreso económico y una energía más limpia.

¿Existen soluciones para abordar el problema sin sacrificar el crecimiento económico? ¿Qué tipos de investigación y desarrollo (I+D) están en marcha para garantizar un futuro más verde?

La Academia China de Ciencias (CAS)

A pesar de los graves problemas que origina su uso, el carbón es barato y abundante y no va a ser abandonado como fuente de energía en un futuro inmediato. El carbón se extrae en todos los continentes con excepción de la Antártida. China ha reconocido el potencial económico existente en el desarrollo de tecnologías limpias del carbón tanto para el mercado exterior como para el nacional. La creación de un mercado de tecnologías limpias del carbón podría ayudar a conseguir un equilibrio entre los esfuerzos paralelos de China por reducir la contaminación y, a la vez, mantener su ritmo de crecimiento económico. El mercado chino de más de mil millones de personas permitiría conseguir una rápida curva de aprendizaje para la fabricación y comercialización de tecnologías limpias del carbón, lo que reduciría los costos de producción. Si pudiese desarrollar las soluciones adecuadas para el aprovechamiento limpio del carbón, China estaría en posición de controlar el mercado de las tecnologías limpias del carbón. Sus científicos ya están dando pasos en esta dirección.

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El Dr. Li Jinghai es titular de siete patentes de tecnologías limpias del carbón. (Foto : CIEC)

La búsqueda de fuentes de energía alternativas y renovables impulsa una buena parte de la investigación científica y tecnológica actual en China. La Academia China de Ciencias (CAS), ente público de investigación que engloba numerosos institutos de investigación y tiene establecidas alianzas con organizaciones y empresas no gubernamentales locales y extranjeras, está decididamente volcada en este campo. El interés por las tecnologías limpias del carbón no está impulsado por regulaciones medioambientales, como ocurre en otros lugares del mundo, sino por la promoción de políticas técnicas vinculadas a numerosos incentivos estatales. Desde 1979, se han otorgado 41 patentes chinas sobre tecnologías limpias del carbón. Existen actualmente en uso 18 tecnologías limpias del carbón desarrolladas localmente, que van desde la generación energética avanzada hasta el control de la contaminación.4

Un ejemplo es el procedimiento para reducir los óxidos de nitrógeno (NOx), el dióxido de carbono (CO2) y la contaminación de hollín en pequeñas plantas, creado en 1995 por el Dr. Li Jinghai, ingeniero químico del Instituto de Ingenierías de Proceso (IPE), adscrito a la CAS. La técnica de combustión del carbón sin humo con supresión NOx, denominada Jieou-Technology,recibió una patente, una de las siete que el Dr. Li posee en el campo de las tecnologías limpias del carbón. En 2003 se fundó Beijing GW Process Technology Company Ltd. para desarrollar y fabricar el procedimiento del Dr. Li. La empresa produce calderas de carbón de pequeño y mediano tamaño para el suministro de calefacción y agua caliente en industrias y hogares.

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Uno de los retos más importantes para las energías alternativas lo constituye la industria del cemento, que tiene que atender a la gran demanda de proyectos de construcción. (Fotografía: itsallchina.com)

Uno de los retos más importantes para las energías alternativas lo constituye la industria del cemento, que tiene que atender a la gran demanda de proyectos de construcción. En el proceso de producción del cemento, uno de los componentes, el clinker, se calienta a 1.450 grados Celsius. Hasta hace poco tiempo este proceso se llevaba a cabo en hornos anticuados que tenían enormes pérdidas de calor, pero esto está cambiando gracias a Tang Jinquan, ingeniero y actualmente Director General de Dalian East Energy Development (DEED). Jinquan es titular de cinco patentes en sistemas de cogeneración para hornos cementeros, un procedimiento que él mismo creó y que desvía el calor residual y lo redirige para su conversión en energía que a su vez sirve para alimentar las turbinas de la fábrica. Estos sistemas de cogeneración reducen en un 60 por ciento la energía utilizada en la producción de cemento, la mayor parte de la cual procede del carbón. En 2004, Tang y otros dos socios fundaron DEED, que actualmente vende sistemas de cogeneración en China y en otros países, entre los que se encuentran Vietnam, la India y el Pakistán.5

Creación de alianzas

Los Estados Unidos de América tienen las mayores reservas conocidas de carbón, que generan el 50 por ciento de la electricidad del país, más del doble de la siguiente fuente por orden de importancia, la energía nuclear. Las centrales eléctricas emiten el 40 por ciento de todas las emisiones de CO2 del país. Una cuarta parte del carbón del mundo se encuentra en los Estados Unidos de América. La Agencia estadounidense para la Protección del Medioambiente (EPA) reconoció este año que las emisiones de gases de efecto invernadero son perjudiciales para la salud humana, según los resultados de un estudio finalizado el pasado año. Así pues, ¿qué mejor lugar podría encontrar la CAS para establecer alianzas de investigación en el campo de las tecnologías limpias del carbón?

La Universidad de California en Berkeley, la Universidad de Stanford y muchas otras escuelas de los Estados Unidos de América tienen proyectos en común con diferentes institutos chinos. La Universidad de Western Kentucky (WKU) ha mantenido una asociación a largo plazo con diez universidades chinas; especialistas chinos van a los Estados Unidos de América para formarse durante un período de uno a cinco años y vuelven a casa habiendo experimentado con técnicas avanzadas que todavía no han sido introducidas en China.

El profesor Pan Weiping, de Taiwán, ha trabajado en la WKU durante 23 años. Sus investigaciones en el campo del control de emisiones se centran en varios de los muchos componentes contaminantes del carbón. Las emisiones procedentes del carbón contienen dióxido de azufre (SO2), NOx (que se combinan para formar partículas contaminantes de hollín), mercurio, toxinas atmosféricas y CO2, un gas de efecto invernadero y principal fuente del calentamiento atmosférico.6 La investigación del equipo de la WKU en el área de la contaminación se centra en el control de los NOx y el SO2, o lluvia ácida, a través de tres tipos de dispositivos de control de la contaminación – reducción catalítica selectiva de emisiones de NOx, precipitadores electrostáticos para emisiones de partículas sólidas y desulfurización de gases de conducto por proceso húmedo, que utiliza piedra caliza para el control de SO2. Por otro lado, la investigación para el control del mercurio está dando sus primeros pasos tanto en los Estados Unidos de América como en China.

En China, el principal objetivo es el control del SO2, para lo cual el sistema de precipitadores electrostáticos es el único procedimiento utilizado en la actualidad. Según el Profesor Pan, en muchos casos las fábricas disponen del proceso húmedo de desulfurización de gases de conducto (para el control del SO2), pero no lo están utilizando por el alto coste de la piedra caliza. Pero a partir de ahora las regulaciones medioambientales les obligarán a hacerlo. China está poniéndose al día en el control del SO2, y las centrales térmicas están ahora obligadas a instalar el sistema de desulfurización de gases de conducto por proceso húmedo.

Importación de tecnología

Los responsables políticos chinos de la energía y el medio ambiente conocen también el valor de importar tecnologías limpias del carbón como medio para mejorar rápidamente la tecnología local. A finales de 2005, General Electric (GE) Energy inventó un motor de gas para minas de carbón con un procedimiento patentado que recoge el gas metano y lo transforma en energía. En enero de 2006, una empresa minera china adquirió dos de estos motores para sus minas en la provincia de Anhui. Cuando estuvieron operativos unos meses más tarde, los motores permitieron reducir las emisiones de gas metano de las minas de Anhui en un 85 por ciento, y producir a la vez energía. Los inventores de tecnologías limpias del carbón de todo el mundo venden sus productos en China con la esperanza de tener los derechos exclusivos de distribución de la tecnología en todos los países.

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Fossil fuels will not be abandoned as an energy source any time soon, especially not cheap and plentiful coal. (Photo: Wikipedia)

Un futuro prometedor

Las demandas del mercado están siendo progresivamente incorporadas en el proceso de investigación e innovación en China. En el emergente sistema político-económico chino continúan desarrollándose sistemas de financiación eficientes y, paralelamente, un sistema de patentes eficiente. Unas mejores políticas de inversión ayudarán a los investigadores públicos y universitarios de China a colaborar con el sector privado tanto internacional como nacional, al tiempo que unos derechos de patente efectivos pueden facilitar acuerdos de colaboración de I+D. El sistema chino de patentes, en fase de expansión, está desempeñando un importante papel en la incentivación del despliegue y desarrollo de tecnologías limpias del carbón, especialmente a medida que se refuerzan los derechos de propiedad intelectual. Las tecnologías que surgen de estas alianzas pueden ser un día importantes para reducir los problemas de contaminación derivados de la energía procedente del carbón.

China, ganadora de premios por invenciones sobre energías sostenibles

En China hay muchos inventores e innovadores que trabajan a pequeña escala y que consiguen patentar productos medioambientales, como los hornillos de biomasa. Tres de estos inventores han ganado los premios Ashden a la energía sostenible, premios británicos de energías verdes que se conceden a invenciones individuales o institucionales que ayuden a reducir los gases de efecto invernadero.

En 2006, el premio fue concedido a la Asociación Voluntaria de Madres de Shaanxi para la Protección Medioambiental, grupo que creó un hornillo de biogás que utilizaba residuos humanos y del cerdo para cocinar y dar luz. El grupo, dirigido por Wang Mingying, fue constituido en 1997 por la Federación de Mujeres de Shaanxi. El hornillo fue diseñado por el profesor Qiu Ling en la Universidad de Gestión Forestal y Agrícola del Noroeste. Desde 1999 se han vendido más de 1.294 unidades.

Otras invenciones que han recibido premios Ashden son, por ejemplo, el hornillo de madera y residuos agrícolas diseñado por Pan Shijiao. La investigación comenzó en 2000, y en 2005 se constituyó la Beijing Shenzhou Daxu Bio-energy Technology Company Ltd. para comercializar el hornillo. En 2008, un sistema alimentado por energía solar procedente del “Proyecto de desarrollo de energías sostenibles” dirigido por Luo Xinlian y Wang Wei, ganó uno de los premios. Este proyecto, creado en 2001, tenía por objetivo instalar generadores de energía solar no conectados a red en zonas rurales del oeste y noroeste de China, donde existe una población escasa cuya mayor parte se dedica a la ganadería. Este proyecto, una labor conjunta de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y el Banco Mundial, dio lugar a la instalación de 400.000 sistemas entre 2004 y 2008, muchos de ellos subvencionados a través de un programa del proyecto de desarrollo de energías sostenibles.

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1. Xin Lu, Zhufang Yu, Linxin Wu, Jie Yu, Guifeng Chen, Maohong Fan. 2008. “Policy Study on Development and Utilization of Clean Coal Technology in China.” Fuel Processing Technology 89: 474-484. Yu Dawei. “China Holds Its Breath for Clean Coal Power”, 30 de abril de 2008, Caijing, visitada el 7 de julio de 2008.
2. Lu Zhi, Michael Totten, y Philip Chou. 2006. “Spurring Innovations for Clean Energy and Water Protection: An Opportunity to Advance Security and Harmonious Development.” China Environment Series. China Environment Forum. Washington DC: Woodrow Wilson International Center for Scholars: 61-84, p. 62; Junfeng (Jim) Zhang y Kirk R. Smith. “Household Air Pollution from Coal and Biomass Fuels in China: Measurements, Health Impacts, and Interventions.” Environmental Health Perspectives Vol. 115, No. 6, junio 2007; Minchener, Andrew J. “Coal in China.” Energeia. Vol. 16. No. 5, 2005. University of Kentucky, Center for Applied Energy Research, p. 2.
3. Zhang y Smith. 2007.
4. Xin Lu et.al. 2008.
5. James Fallows. “China’s Silver Lining.” Atlantic Monthly. Junio de 2008. Jung-Myung Cho y Suzanne Giannini Spohn. “Environmental and Health Threats from Cement Production in China.” China Environmental Forum. A China Environmental Health Research Brief. 30 de agosto de 2007.
6. Sierra Club, “Dirty Coal Power.” http://www.sierraclub.org/cleanair/factsheets/power.asp.

La OMPI en Internet