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Un Día Después del Invento: ¿Dónde está la ciencia mexicana que produce energía sustentable?

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En la transición energética que vive México hacia la energía limpia o sustentable la ciencia producida en laboratorios nacionales está en riesgo de jugar un papel secundario.

 

En Puebla, el doctor Mario Moreno construye celdas solares de silicio cristalino en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE).

Su proyecto comenzó en 2011. Ya registra avances, sus dispositivos alcanzan una eficiencia del 15.7 por ciento, nada mal para el promedio de lo existente en el mercado.

¿Cuál es la innovación?, le pregunto. La respuesta irradia hacia el atraso tecnológico.

“Nosotros estamos fabricando los dispositivos, actualmente en México se comercializan los panales, pero la parte medular, principal de un panel solar, que es la celda solar, esa no se fabrica en México”, señala.

“No hay ninguna empresa, ni institución donde se fabriquen celdas solares. Aquí nada más es como maquila”, explica, “se compran las celdas solares en el extranjero y aquí se conectan, se hacen los paneles, pero la parte medular que es la celda solar aquí en México no se está fabricando”.

Es la prueba del ácido para la ciencia mexicana que busca generar energías limpias o sustentables. Vital para la preservación de la vida en la tierra.

En México distintos institutos, centros de investigación y particulares desarrollan proyectos científicos para la generación y utilización de energía limpia a partir de las radiaciones solares, electricidad, biomasa e hidrógeno. Los laboratorios trabajan.

Sin embargo, sus respectivas innovaciones enfrentan una brecha respecto de la tecnología ya existente en el mercado, quien llega a determinar tendencias mundiales.

“En México hay dependencia 100 por ciento con el extranjero para suplir las celdas”, comenta Moreno, “no existe tecnología nacional, propia”.

“Definitivamente estamos en pañales, en comparación con países en Europa”, agrega.

Pero un rayo de optimismo lo ilumina.

Me proporciona una noticia aparecida en el periódico El Financiero. En los próximos 15 años “1.2 billones de pesos serán destinados a tecnologías limpias, de acuerdo con el Programa de Desarrollo del Sector Eléctrico (Prodesen) 2017-2031”. Esa cantidad representa el 73 por ciento del total destinado a generación de energía.

“El problema es ese, que todo se importa, somos 100 por ciento dependientes del extranjero”, admite Moreno, mientras hace un recuento de cómo llegamos a esta situación.

“Tenemos un retraso de energías renovables de varias décadas, la primera celda solar se creó en 1950, en Estados Unidos.

“El gobierno debe invertir en la investigación de energía renovable, pero con tecnología mexicana a la par de las reformas”.

El también doctor en ciencias en electrónica sabe de otros investigadores mexicanos que trabajan en la fabricación de celdas solares, a base de cadmio y telurio. En el caso de silicio cristalino su proyecto sería el único a nivel nacional.

El problema, dice, consiste en el desarrollo científico. Para construir celdas solares es necesario contar con una inversión, laboratorios, investigación…, claro en Alemania, Japón, China y Estados Unidos hay distintas empresas que fabrican celdas solares, cuyos procesos no los comparten.

“Nosotros empezamos desde cero, no nos pasaron digamos una receta, sino que se hace investigación de artículos que están publicados y en base a eso empezamos a desarrollar nuestra tecnología”, explica Moreno.

El nivel de eficiencia de sus dispositivos aún es inferior al record mundial, que supera al 25 por ciento. Dicho porcentaje se refiere a la cantidad de luz que la celda solar convierte en energía eléctrica.

No obstante, hay bondades en sus celdas solares. Utilizan sustratos de silicio de bajo costo (czochralski) que los harían competitivo en el mercado, pero aún falta aumentar el área de estos dispositivos.

“Utilizamos obleas de silicio, pero son circulares, el área que podemos procesar es hasta 10 centímetros de diámetro”, indica. Con el fin de mejorar la eficiencia han optimizado el texturizado del material, pues al final de cuentas el silicio es un vidrio que refleja luz y provoca una pérdida de energía.

Antes de 2020 Moreno y su equipo del INAOE esperan construir paneles de área grande o similares a los que ya están siendo comercializados.

Poco emprendimiento verde

Un informe sobre la situación actual y potencial de la innovación en tecnologías limpias ilustra que la ciencia mexicana, enfocada al emprendedurismo verde, aún no logra cuajar en proyectos a gran escala o de mayor impacto.

Se trata del informe Cleantech México 2015, panorama y recomendaciones para impulsar la ecoinnovación nacional. El documento considera como factores negativos la falta de incentivos entre academia e industria, además de la baja especialización de los programas académicos relacionados con la innovación en tecnologías limpias.

“Sólo el 2% del presupuesto federal invertido en investigación y desarrollo tiene como objetivo el desarrollo de tecnologías limpias, por lo que no existe financiamiento para escalar, probar y/o comercializarlas.

“Además, los incentivos carecen de un vínculo necesario entre academia e industria, esto ha provocado una baja comercialización de la innovación en general y una barrera para la formación de clústers, resultando en menores oportunidades para la colaboración en esta etapa de generación de valor”, indica el informe.

Los resultados del documento, elaborado por el Instituto Mexicano de la Competitividad (IMCO) en coordinación con agrupaciones internacionales, derivan de una encuesta extensiva a cerca de 200 emprendedores, complementada con 40 entrevistas individuales, así como un taller con académicos, emprendedores y sociedad civil.

Dicho diagnóstico utilizó 10 parámetros del Índice Global de Innovación en Tecnologías Limpias, desarrollado por el Fondo Mundial Para la Naturaleza (WWF) y el Cleantech Group. Los resultados colocan a México en una etapa inicial, respecto de la innovación y comercialización de tecnologías limpias:

 Fuente: Cleantech México 2015.

El estudio advierte que los resultados son bajos en comparación con el resto de los países de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE).

“En particular, resalta la proporción tan baja de solicitudes de patentes de inventores mexicanos ante el Instituto Mexicano para la Protección Intelectual (IMPI) (menor a 8% del total de solicitudes).

“La inexistente inversión en etapa de escalamiento, el bajo número de compañías consolidadas (solo una registró venta de activos), la ausencia de clústeres, así como una pequeña proporción de compañías con presencia en mercados internacionales”.

Cleantech México 2015 también indica que las políticas existentes no han promovido la innovación de tecnologías limpias.

En su mayoría, dice, estas políticas no están coordinadas, pocas comparten objetivos comunes. Para empezar, no existe un estudio que determine las tecnologías limpias con la mayor ventaja competitiva para México, apunta.

Entre las recomendaciones que hacen los autores del documento están crear un sistema nacional de inventores para reconocer a los titulares de patentes individuales e incentivar el componente aplicativo y lucrativo en la investigación académica.

“Para esto se requiere modificar los incentivos del Sistema Nacional de Investigadores para que éstos no dependan únicamente de publicaciones, sino que también consideren patentes registradas y produciendo”, acota el citado informe.

En este contexto, Luis de la Peña, en el artículo Ciencia y Tecnología en México, país dependiente, establece las diferencias existentes con países desarrollados en materia de la ciencia aplicada. Esto en el caso de todos los rubros científicos.

El especialista confirma la desvinculación entre la actividad científica y el aparato productivo nacional

“En México alrededor del 90% de la ciencia básica está patrocinado por y se realiza en las universidades y tiene, consecuentemente, un carácter eminentemente académico. Por lo contrario, en un país altamente desarrollado como Japón o los Estados Unidos, es normal que entre el 60 y 75% de la actividad científica tenga origen y soporte industrial”, afirma.

En esta realidad de la ciencia nacional están los inventos o innovaciones de quienes desde el matraz y el reactor trabajan por generar energías limpias.

La firma por la Tierra…

El 22 de abril de 2016 México firma el llamado Acuerdo de París contra el Cambio Climático. Es el Día Internacional de la Tierra.

“París no fue el punto de llegada, sino el punto de partida”, declara el Secretario mexicano del Medio Ambiente y Recursos Naturales, Rafael Pacchiano, ante el documento adoptado por 196 países como parte de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático.

La meta mexicana consiste en reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido de nitrógeno, ozono) en un 25 por ciento para 2030.

En agosto de 2017 científicos mexicanos cuestionan cuál es el plan para cumplir con el acuerdo parisino.

“En realidad no hay un plan, no hay una estrategia que nos lleve hacia esa disminución, todavía es una gran interrogante cómo se va a lograr eso, no se ve por parte del gobierno federal. Hay ciertos esfuerzos de la Secretaría de Energía”, explica el doctor Alejandro López Ortiz, presidente de la Sociedad Mexicana del Hidrógeno (SMH).

En esa interrogante está un vector energético: el hidrógeno. Otro elemento que puede producir energía limpia. Que se investiga desde la ciencia mexicana.

El también especialista del Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV), ubicado en Chihuahua, apunta que el hidrógeno puede ser el hilo conductor de distintas fuentes de energía como la biomasa, maremotriz, solar, electrolisis, nuclear.

La SMH agrupa a unos 160 investigadores del país. Tienen una iniciativa: el Plan Nacional del Hidrógeno (PNH), documento que inicialmente propone la creación del Centro Mexicano de Innovacion en Hidrógeno, donde confluya el desarrollo científico en esta materia.

El PNH también incluye la transferencia tecnológica desde el sector académico al industrial. Hacer ciencia aplicada.

El representante de la SMH advierte una realidad que puede provocar secuelas negativas: las tendencias mundiales del transporte van hacia el hidrógeno. Las grandes compañías ya están preparadas, el cambio tecnológico comenzó hace 15 años.

“Las tendencias tecnológicas a nivel mundial no te preguntan si quieres entrarle al juego o no, te lo imponen”, esgrime, “Toyota, Honda, Ford, General Motors, todas esas armadoras a nivel mundial ya tienen autos a hidrogeno”.

A la memoria del investigador viene un episodio que ya vivió México por no actualizar su ciencia y tecnología a los cambios mundiales en materia de sustentabilidad:

Terminaba la década de los ochenta y empezaba la última década del siglo anterior. A nivel mundial se optó por gasolinas sin plomo. Así llegaron al país automóviles que tenían convertidores catalíticos. Pero México seguía produciendo gasolina con plomo que dañaba a esas unidades.

Entonces Pemex tuvo que comprar gasolina sin plomo en los primeros dos años. Después introdujo otro antidetonante al combustible, el metil terbutil éter. Compuesto que en los siguientes cinco años generó ozono en el Valle de México.

Algo similar puede ocurrir con el hidrógeno si la tecnología y el mercado mundial así lo determinan.

“Volvemos a la misma problemática que te describía de las gasolinas sin plomo, de dónde vamos a proveer hidrógeno para esos automóviles”. El especialista estima que en cinco o 10 años las unidades de hidrógeno entrarían al país.

En 2014 el PAN presentó una iniciativa en el Senado de la República para reconocer al hidrógeno como combustible. La propuesta aún no se vota, forma parte de la legislación secundaria de la reforma energética.

Mientras tanto el doctor Alejandro López recomienda conjuntar la triple hélice: academia, industria y gobierno. El Plan Nacional del Hidrógeno ya lo conocen en la Secretaría de Energía. Falta el reactivo que de un resultado positivo.

De regreso al atraso tecnológico

En Baja California el doctor Daniel Sauceda dirige el Laboratorio de Energías Renovables.

Está en el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior (CICESE), ubicado en Ensenada. Ahí trabajan en la generación de energía eólica, solar y en la desalinización con energías limpias, entre otros proyectos.

Sauceda aclara que la investigación científica en México, respecto de energías renovables, es de alta calidad. El problema aparece cuando se buscan tecnologías exitosas que deriven de esa ciencia.

“Existe investigación científica, en muchos casos de primer nivel, pero que esa investigación se traduzca en el desarrollo de marcas mexicanas o de empresas que produzcan tecnología y que no sólo la usemos en el país, sino que la exportemos a otros países, todavía no estamos en ese nivel”, afirma.

El desarrollo de la tecnología no sólo depende de la academia, dice, depende mucho de la iniciativa privada, de empresas que vean una oportunidad de negocios. Sólo ubica una empresa con tecnología mexicana enfocada a la producción de colectores solares térmicos con el objetivo de calentar fluidos.

Advierte que la brecha entre ciencia mexicana y tecnología sustentable es multifactorial. “Es cuestión que se fortalezca la vinculación entre academia e industria”, reconoce esfuerzos del gobierno federal, pero sigue faltando.

Mientras tanto quienes dominan el mercado nacional en energías renovables son las empresas extranjeras.

“La mayoría de las compañías que ahora están invirtiendo en México son trasnacionales en cuestión de energías renovables, todos los parques eólicos pertenecen a empresas trasnacionales, las que están instalando parques solares son trasnacionales también, ellos ya tienen bien visualizada esa oportunidad y lo están aprovechando”, refiere.

“Estamos dependiendo de una tecnología extranjera”, remata.

En enero de 2016, el grupo IUSA inauguró una fábrica de paneles solares y el parque fotovoltaico Don Alejo en el municipio de Jocotitlán, Estado de México. En ese sitio se pretende tener la central solar más grande de México y América Latina, con una capacidad de 400 megawatts. Las distintas noticias sobre el tema aseguran que el proyecto es con ingeniería y mano de obra mexicana.

Un caso exitoso… que requiere inversión

En Guadalajara, Jalisco, la empresa APV Advance Power Vehicles convirtió un autobús de motor diésel en eléctrico. Contaron con financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

A la unidad se le retiraron todos los componentes relacionados con la combustión a base de diésel como el motor y filtros, para después instalarle un motor de 340 caballos de fuerza (hp) y 250 kilovatios (kW).

Su reserva de energía es una batería de litio, lo cual le garantiza una autonomía de 60 kilómetros, con una velocidad máxima de 100 kilómetros por hora. Puede soportar un peso de 11 toneladas. No genera calor y disminuye el ruido de 95 a 75 decibles. A la fecha existe el prototipo terminado.

“Lo hemos presentado a autoridades tanto de la Ciudad de México, como de Jalisco, hay mucho interés de transportistas, hay algo de interés de las autoridades, pero no se ha logrado concretar nada”, refiere Alfonso Hernández, quien dirige dicha empresa.

El empresario admite que hay escepticismo por el costo de inversión y desconfianza en la tecnología. “Un poco de ambos”.

Y también la presión de las unidades a gas natural. Incluso existe una tendencia internacional para utilizar esta última energía en el transporte urbano.

Hernández explica así el problema para avanzar en el transporte público eléctrico:

“Las autoridades públicas tienen que hacer la normativa para que los vehículos puedan circular y apoyar económicamente de alguna forma a los transportistas, porque el costo sí es muy elevado”.

Detalla que el costo de un autobús a base de diésel alcanza los 100 mil dólares, uno de gas natural va de 160 a 180 mil, mientras la conversión para hacerlo eléctrico asciende a 225 mil, sin embargo, los ahorros son del 70 por ciento respecto del motor diésel, mientras en el mantenimiento se estiman en 50 por ciento.

“Si convertimos un sistema de RT (metrobús) la tasa de retorno sería de cinco años y en autobuses convencionales está como en siete años”, explica.

En otros países, comenta, el transporte público a base de electricidad es subsidiado por distintos mecanismos. “En China hay más de 100 mil autobuses eléctricos dando el servicio todos los días”.

APV Advance Power Vehicles, que se ubica como la única empresa mexicana enfocada a los autobuses eléctricos, recientemente desarrollo el proyecto para las calandrias eléctricas en Guadalajara. La innovación sorprendió, miles de comentarios circularon en redes sociales, la medida no sólo benefició a los humanos. También a los caballos que jalaban esas calandrias.

La ciencia, paso a paso

Hay un dato que no admite duda. Desde la ciencia mexicana pueden corregirse procesos industriales, es el caso de lo que ocurre en Zacatecas.

En esta entidad un grupo de investigadores trabajan en la generación de hidrógeno a partir de biomasa (materia de origen vegetal o animal). Proceso que ya puede estar ocurriendo a nivel industrial, sin embargo, los científicos consultados advierten que es necesario instrumentar un cuidadoso análisis de esta producción.

Para los experimentos utilizan glucosa, celulosa y lignina como biomasa modelo. También un catalizador y reactor donde se hace trabajar a dichas sustancias con agua. El resultado es la fragmentación de la biomasa en moléculas pequeñas, y estas a su vez también se rompen. En ese momento obtienen hidrógeno, vector energético que puede sustituir al petróleo.

La investigación es encabezada por el especialista de la Unidad Académica de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Zacatecas, Benito Serrano, quien trabaja en coordinación con la Universidad de Western Ontario, Canadá.

El objetivo actual del proyecto es comprender las etapas bajo las cuales se obtiene hidrógeno a partir de la gasificación de la biomasa.

Y sobre todo sin generar residuos, como podría estar ocurriendo en empresas productoras de hidrógeno.

Residuos que podrían ser fuente de contaminación, advierte el también investigador de Zacatecas, Joaquín Solís.

“El problema es los criterios de escalamiento para obtener hidrógeno a grandes cantidades”, agrega Serrano, “se han dedicado a producir el hidrógeno, pero no se han detenido a entender las cosas”.

Por ello están recopilando información de conocimientos básicos para proponer criterios de diseño a gran escala.

“Tenemos que inyectarle al reactor agua, tenemos que ver si le pones poca agua qué pasa, si la relación es uno a uno. (En) un gramo de vapor a dos gramos de biomasa qué va a pasar”, explica. “Con qué velocidad ocurre una reacción química”.

Serrano aclara que la aplicación industrial de su investigación aún va esperar porque requieren diseñar reactores a mayor escala, establecer criterios.

Sin recursos

En otras Universidades del país ni recursos tienen para proyectos propios en materia de generación de energías limpias.

Le pregunto a Iván Martínez, doctor en sistemas energéticos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM), qué investigaciones realizan en esta materia.

“Como proyectos propios en realidad estamos muy limitados por los recursos, ya que la Universidad ahora no está en buenas condiciones económicas”, expresa.

Sin embargo, comenta que la UAEM participa en clústers de bioenergéticos sólidos y gaseosos, así como en programas del Conacyt. A ello suman los trabajos de investigación de los estudiantes del Doctorado enfocado a los sistemas energéticos.

Vuelvo a las noticias de energía limpia en México. Esta es de junio de 2017.

El Secretario de Energía, Pedro Joaquín Coldwell, anuncia que el país realizará inversiones para incrementar en 165 por ciento la capacidad de energía limpia con la que cuenta.

“Tendremos 54 por ciento más capacidad solar, 4.6 veces más eólica, 1.3 veces más hidráulica, con lo que reduciremos en 43 millones de toneladas equivalentes de bióxido de carbono”, declara el Secretario en una noticia de El Financiero.

Mientras tanto en los laboratorios mexicanos continúa la ciencia para generar energía limpia, sigue… esperando una reacción positiva.

 

 

Fotos tomadas de DGCS UNAM, Doctor Mario Moreno (INAOE), Agencia Informativa Conacyt y APV Advance Power Vehicles.