lunes, 21 de julio de 2014

Sobre los recursos supuestamente sustituibles de la economía global



Queridos lectores,

Al hilo de la crítica de Politikon al manifiesto "Última llamada", mi compañero, amigo y fuente de inspiración, Antonio García-Olivares, escribió una crítica que publicó en primera instancia como comentario en aquel artículo. Dada la profundidad del contenido del comentario, creo que merece la pena darle un espacio más prolijo y presentarlo como es debido. Les dejo con mi tocayo.

Salu2,
AMT 

Sobre los recursos supuestamente sustituibles de la economía global
Antonio García-Olivares

Para complementar el excelente post de Antonio Turiel, que comparto, me gustaría responder un poco más concretamente a algunas de las afirmaciones que plantea Juan de Ortega en su post “"Ultimátum a la Tierra (II): Recursos para la economía global", en la web Politikon, y que me parecen insostenibles.
Juan de Ortega afirma en ese manifiesto que “la industrialización se puede describir en buena parte como el proceso en el que la economía humana, tradicionalmente limitada por la escasez de un conjunto heterogéneo de recursos naturales (tierra cultivable, agua, recursos minerales), es capaz de afrontar cualquier otra clase de escasez mediante el uso de capital alimentado por fuentes de energía alta densidad. Por tanto, nuestra versátil economía industrial solo sufre una forma de escasez de recursos realmente esencial: la de la energía que alimenta el capital. Con recursos energéticos abundantes, los demás cuellos de botella físicos al desarrollo son en general abordables”.

Si Capital + energía es capaz de producir cualquier cosa que sea necesaria para sustituir a cualquier recurso que se vuelva escaso, entonces la física y la química, con sus principios de conservación, sus leyes termodinámicas y sus cuidadosos estudios sobre los procesos que son posibles en la naturaleza, todas estas ciencias sobran, en lo sucesivo debemos dejar de estudiar ciencias, y todo el mundo debería ponerse a estudiar economía y a utilizar “leyes” económicas y no leyes físicas para describir el mundo. Algo de esto ya hay, y es lo que pretende imponer el neoliberalismo pero, mientras quede sensatez sobre el planeta, la gente seguirá dando más crédito a la física y a la química que a la economía, afortunadamente para todos.
Hay cosas fundamentales en este planeta que no pueden ser sustituidos por capital y energía. Un ejemplo lo constituyen los ecosistemas que nos proporcionan “servicios” fundamentales tales como el reciclado del agua potable y de las principales moléculas químicas de la biosfera; otro la diversidad biológica que nos ofrece un banco de genes (hoy en declive acelerado) del que la industria farmacéutica ha obtenido los principales antibióticos y una enorme cantidad de medicamentos especializados; otro la fotosíntesis, que convierte cada año sesenta mil millones de toneladas de materia inorgánica en tejidos vivos, y bombea una cantidad parecida de oxígeno a la atmósfera.  
El incremento anual en la productividad de la producción de cereales ha caído desde 1970 del 3.5% al 1.5%. Los productores de grano más eficientes se están acercando a un techo invisible de unos 70-80 mil  Hg/Ha para el trigo y 70 mil Hg/Ha para el arroz. Incrementos ulteriores en la productividad por hectárea tenderán muy probablemente a cero debido a los límites biológicos (Food Outlook 2012, (Global Information and Early Warning System). Food and Agriculture Organization of the United Nations. http://www.fao.org/docrep/016/al993e/al993e00.pdf, visitado el 2013/06/13).
¿Cómo va el capital + la energía (renovable y no-renovable) aumentar la fotosíntesis por unidad de superficie en este planeta? ¿Nos lo va a explicar la teoría económica o acudimos mejor a los biólogos y ecólogos? Me parece más sensato ir a los segundos, que son especialistas en el tema. Y nos dirán, casi unánimemente, que lo de la fotosíntesis artificial no se contempla ni en la ciencia ficción, y que lo urgente es llegar a un sistema económico que esté en equilibrio con las tasas de crecimiento y reproducción de los ecosistemas y cultivos, y que sea sostenible, porque el actual sistema no lo es.

En cuanto a la disponibilidad de los minerales, Juan de Ortega afirma lo siguiente: “La observación de los dos gráficos revela la característica más interesante de la minería metálica: la cantidad de recursos disponibles con calidades peores crece muy rápidamente, de forma casi exponencial (…) El agotamiento físico del cobre (entendido en términos relativos, es decir, el del cobre de mejor calidad) es una realidad perfectamente documentada, pero las ganancias de productividad en ese sector han compensado el efecto del agotamiento físico, y actualmente explotamos recursos tan marginales que su abundancia es muy elevada. En este siglo de masiva extracción, el precio real del mineral ha mostrado un comportamiento estacionario”

Lo que nos dicen los geólogos e ingenieros de minas es algo mucho más preciso y preocupante que esa simplista receta genérica de economistas de hace cien años: la mayoría de los filones metálicos se formaron en condiciones muy especiales, de ascenso de magma, enfriamiento, pérdida de agua y retención en fisuras rocosas de los sulfuros que cristalizaban mientras ascendían con el magma. Por ello, la concentración de la mayoría de los metales no obedece a una ley de potencia uniforme, con cantidades crecientes disponibles para concentraciones (“leyes minerales”) ligeramente menores. El día que se extraiga el mineral que está concentrado en esas fisuras geológicas, lo que nos quedará estará casi en su totalidad a la concentración de la corteza terrestre. Véase Ayres et al. 2002, que analizan las reservas de cobre, plomo y zinc: “Copper, lead and zinc (…) are currently being mined from mineral ores at grades far higher than the average in the earth’s crust. These high grade ore bodies exist because of natural geochemical concentration processes (…) Copper (and lead and zinc) are characterized by double-peaked (or, conceivably, multiple peaked) quantity-grade distribution functions. A relatively small fraction of the total crustal copper is in relatively high grade mineral ores (mainly sulfides) while most of it is dispersed more or less uniformly at extremely low concentrations (a few parts per million) in so-called atomic substitution sites in ordinary rock. In effect the two peaks are separated by a `mineralogical barrier’ (…) During this phase (where we are now, still) ore grades being mined are gradually declining (…) However, at some point in time, the peak of the quantity-grade distribution will be reached, the decline in ore grade will accelerate, and the stockpile of known reserves will also begin to fall. The second phase of extraction history begins (…) It is thought that this point may occur in the case of copper when the lowest ore grade being mined falls to around 0.1% or so. In the second phase of copper mining the energy requirements, and materials handling costs of mining and concentration will begin to increase sharply”
En resumen, que en cuanto agotemos la extracción de los sulfuros metálicos procedentes de magma ascendente que se concentraron en fracturas rocosas entre 100 y 400 grados, lo que quede tendrá concentraciones que caerán bruscamente a las concentraciones habituales en la corteza (100 ppm el Zn; 66 ppm el Cu; 47-51 ppm el Nickel, 7 ppm el plomo; 0.01 ppm la plata; 0.005 ppm el cobalto). Si un metal tiene una concentración de 1 ppm en la corteza terrestre, hay que remover y purificar un millón de toneladas de roca para obtener una tonelada de metal. El orden de magnitud de la extracción mundial de zinc o cobre es de 10-20 millones de toneladas al año. Habría que remover pues unas 300 000 millones de toneladas de roca al año para obtener el cobre que se obtiene actualmente (y luego gestionar el destino de esos desechos de forma socialmente aceptable).
La energía necesaria para la extracción de los principales minerales metálicos ha sido estimada por Domínguez Vega (2014, tesis doctoral: “Exergy cost assessment in global mining”, dirigida por Antonio Valero y Alicia Valero) en función de su concentración geológica. En el caso del cobre y el nickel, las dependencias parecen ser, respectivamente:
ECu(GJ/t) = 23.81 c^(-0.35)         donde c es la concentración de cobre en el subsuelo (g/g)
ENi(GJ/t) = 17 c^(-0.67)        donde c es la concentración de nickel en el subsuelo (g/g)

Lo cual nos indica que harían falta 0.44 TW de potencia sólo para suministrar la demanda actual de cobre y 0.79 TW para suministrar la demanda de nickel. Hay unos 25 metales importantes para la industria. No voy a repetir el cálculo para cada uno, pero suministrarlos todos desde sus concentraciones en la corteza podría requerir del orden de los 10-20 TW. Si contabilizáramos el coste no sólo de extraer el mineral, sino también el de gestionar (de forma socialmente aceptable) la enorme masa de escorias generadas, el coste podría subir probablemente al doble de esta cantidad. Esto es, para mantener el nivel actual de extracción de metales haría falta entre toda la energía que se está produciendo actualmente y el doble de esta energía.
Es una burda primera aproximación que se podría refinar más, pero que nos da una idea de la enormidad del problema al que estaríamos enfrentándonos. Porque si toda esa energía fuese utilizada exclusivamente en extraer metales, ¿qué energía quedaría para producir la propia energía, y para la agricultura, la industria y los servicios? ¿Cuánta energía total (E) tendríamos que producir entonces?
Hagamos una estimación: Si el mínimo de energía limpia (Esocial) que debemos tener en una sociedad fuera 10 veces mayor que la usada en extracción de minerales (Eextr) y en obtener la propia energía Eener (ninguna sociedad humana ha contado con una fracción menor que 10:1 de energía neta para usos sociales, ni siquiera los cazadores-recolectores), y suponemos que el futuro mix energético conseguirá una tasa de retorno energético (TRE) de 20 (con renovables y quién sabe si algún día de finales del siglo, con fusión también), tenemos que:

E = Eextr + Eener + Esocial
Eextr = 20 a 40 TW
Esocial = 10 (Eextr + Eener)
E / Eener = 20
Cuya solución es: E = 489 a 978 TW (1 TW = 10^12 W o 1 billón de Watios).
Ahora bien, en un trabajo que publicamos hace unos años (resumido en el post http://crashoil.blogspot.com.es/2012/01/un-mix-renovable-escala-global-con.html ) demostrábamos que un futuro mix totalmente renovable o mixto renovable-fusión (y no es nada fácil concebir otro diferente plausible de aquí a un siglo) el despliegue de 11.5 TW de potencia exclusivamente eléctrica y la consiguiente electrificación de la economía obligaría a usar un 35% de la actual reserva base de cobre. La reserva base incluye cobre que hoy no se sabe cómo extraer, pero que se podría llegar a extraer si se inventasen nuevas tecnologías que lo hicieran factible.
Suponiendo que se pudiera llegar a producir 489 TW mediante un futuro mix de renovables + fusión, lo cual no deja de ser un alarde de optimismo bastante notable (hoy se producen unos 16 TW), ¿cuánto cobre metálico necesitaría tal despliegue eléctrico? No he repetido los cálculos con esta nueva cantidad de potencia, pero estoy casi seguro de que sería bastante superior a la reserva base (que ni siquiera se sabe si se podrá llegar a extraer).
Hay quien dirá que el cobre puede ser sustituido por aluminio y acero, y así lo proclama el post de Juan de Ortega. Sin embargo, la viabilidad de la sustitución de cobre por aluminio está demostrada sólo para conductores de alta tensión y alta frecuencia. No lo está para lo que se usaría principalmente en una futura economía eléctrica: para los bobinados de alta potencia de los generadores y de los motores eléctricos (sí lo está para los bobinados de baja potencia), ni para los conductores de alta tensión y corriente continua, necesarios para muy largas distancias y cables submarinos, ni para dar maleabilidad a las grandes estructuras. Así que esto de que el aluminio sustituirá al cobre y todo lo demás se quedará igual es un acto de fe y nada más.
Un acto de fe aún más infundado es pensar que el grafeno y los superconductores orgánicos de alta temperatura servirán algún día para conducir corrientes eléctricas de alta potencia (MW a GW, en lugar de milésimas de W como ahora) y para ser usados en los bobinados de generadores y motores de alta potencia.
En cuanto a sacar metales del mar, el estudio de Bardi (2010, Sustainability 2, 980-992) demuestra que es inviable para todos los minerales salvo, parcialmente, para el Litio. Por poner un ejemplo, la demanda actual de cobre agotaría las existencias de cobre en agua de mar en 50 años, pues el mar no es un repositorio infinito, sino que por el contrario, es un repositorio de metales mucho más limitado que la corteza terrestre. Además, tal extracción marina requeriría una energía cuatro órdenes de magnitud mayor que la electricidad consumida actualmente.
Todo esto es suficientemente preocupante y serio y está basado en cálculos concretos. Es asombroso que haya economistas que se atrevan a “refutar” tales estimaciones, basadas en estudios técnicos, con una sandez acientífica como la de que “el capital”, unido a “la energía”, ambos abstractos y universales, serán siempre capaces de resolver “cualquier clase de escasez”. O con la sandez análoga de que “la subida de los precios bastará para resolver la escasez de minerales, pues si el precio es suficientemente alto, éstos podrán extraerse del agua de mar”.
Sin embargo las dicen, se quedan tan tranquilos, y nadie de su campo las suele rebatir, pues la mayoría de las afirmaciones económicas no necesitan tener ninguna seriedad científica al parecer, basta con que tranquilicen a los inversores, apoyen el consumo habitual, y no pongan en duda las instituciones económicas fundamentales. Quizás porque la economía es un campo del saber muy cercano al de las decisiones políticas, también es el único campo del conocimiento donde pasa que algunos que predican falsedades contrarias a la ciencia (como los negacionistas climáticos) reciben una calurosísima acogida y son incluso mejor financiados que los que investigan honradamente en ese grave problema social y también económico que es el cambio climático. Esto no pasa en otros campos de la ciencia, y lleva a pensar que una parte no despreciable de la producción de saber económico no es producción de saber, sino de simple propaganda política e ideología útil. ¿Útil para quién? Esto daría para otra discusión, y no es el tema que nos trae.
Sobre el petróleo y su sustitución

Siento repetirme, pero es que los cornucopianos y tecnooptimistas también se repiten una y otra vez, de una forma cansina, y es agotador tener que responder una y otra vez a sus comentarios buscando nuevos argumentos, cuando los de ellos son siempre los mismos. Así que voy a parafrasear de nuevo un post mío de hace tiempo, por si algún tecnooptimista se acerca a este blog y no lo ha leído todavía (tomado de  http://crashoil.blogspot.com.es/2014/03/realmente-es-inmimente-el-peak-oil.html ):
Hay buenas razones para pensar que el cénit de la producción de petróleo (“peak oil”) está cerca. Una de las razones es la inelasticidad que se observa desde 2006 en la relación entre producción y precio (Murray y King 2012). Otra razón es el crecimiento prácticamente nulo en la producción de petróleo desde ese año (IEA 2010). Una tercera razón es que las reservas finalmente recuperables (URR) de petróleo existentes han sido estimadas en, aproximadamente, el doble de las ya extraídas (Laherrère 2007a).
Pese a tales evidencias, algunos objetan que las predicciones de un próximo cénit de petróleo y combustibles fósiles son erróneas porque los valores publicados de recursos disponibles dependen no sólo de las tecnologías de explotación disponibles sino también del capital invertido en exploración geológica, el cual se va invirtiendo a medida que las empresas lo necesitan, de modo que la cantidad de reservas conocidas (o el horizonte de explotación) permanece más o menos estable a lo largo de las décadas.
Sin embargo, el horizonte de explotación debería permanecer estable a lo largo de las décadas sólo si la tasa de nuevos descubrimientos es mayor que la tasa de consumo. Pero actualmente ese no es el caso, tal como puede observarse en la figura siguiente, adaptada de Exxon Mobil Corp.:
A la vista de esta figura, es difícil de creer que las reservas sigan creciendo, al menos en opinión de Exxon Mobil.
Por otra parte, aunque es cierto que las reservas pueden crecer con el tiempo en ciertos periodos, el parámetro llamado “reservas finalmente extraíbles” (URR) presenta una estabilidad mucho mayor, pues representa la asíntota o tendencia a largo plazo de la función “reservas más petróleo ya consumido”. Aunque esta función tiende a crecer con los años, su tasa de crecimiento disminuye a medida que la tasa de nuevos descubrimientos decrece, de modo que presenta una tendencia a saturarse en un valor asintótico, que es la URR.
Las mejores estimaciones disponibles de la URR del petróleo, gas y carbón se basan en los estudios de Jean Laherrère, un ingeniero que trabajó durante 37 años para Total, donde fue jefe de tecnologías de exploración, y que tras jubilarse se convirtió en uno de los miembros más activos de ASPO (la asociación para el estudio del pico del petróleo). En (Laherrère, 2007) este autor demuestra que las estimaciones “políticas” (OPEC) y financieramente orientadas (US Security Exchange Commisssion) de las reservas “probadas” (1P) son completamente inconsistentes con las estimaciones calculadas técnicamente de reservas “probadas + probables” (2P). La figura siguiente, actualizada por Laherrère a partir de ese estudio, muestra que las reservas técnicas tienen una tendencia declinante desde 1980 y que las estimaciones de la OPEC y de la SEC presentan una tendencia independiente y poco creíble.
La línea roja de la figura, que representa las reservas “probadas” oficiales son un sinsentido según Laherrère, ya que han sido obtenidas agregando reservas probadas individuales de campos petrolíferos o de naciones, y es sabido que la suma de N variables de, digamos, una probabilidad del 90% no es una variable con el 90% de probabilidad. Esto no ocurre con las reservas técnicas 2P “probadas + (50%) probables” (línea verde), que están más cerca del valor esperado y que pueden ser agregadas con más seguridad. La curva roja asciende casi verticalmente en 1986-1988 debido a la lucha que se produjo entre los miembros de la OPEC por los derechos de cuota, que indujo a muchos de ellos a inflar arbitrariamente sus reservas declaradas. Más tarde (en 2007) Sadad al-Husseini, antiguo vice-presidente ejecutivo de exploración y producción de la petrolera Saudi Aramco, en una conferencia en Londres reconoció que las reservas habían sido infladas en 300 Gb (giga barriles) debido a razones políticas. Además, tras el 2000 la curva sube verticalmente de nuevo debido a la reclasificación de los petróleos “extra-heavy”, que no eran considerados petróleos anteriormente sino “bitumen”. Todo esto hace que los datos oficiales mostrados en la línea roja carezcan del rigor necesario para ser usados científicamente, dado que han sido preparados para crear confianza en las reservas declaradas por los países, y para convencer a los inversores de que la producción no se interrumpirá en los próximos años, y no para ser usados por ingenieros o científicos.
Otra figura relevante del estudio citado es la siguiente, donde es aparente la falta de correlación entre tasa de descubrimientos y precio:
La tasa de descubrimiento debe por tanto depender principalmente de otros factores diferentes al precio tales como, por ejemplo, la geología.
Por otra parte, si el horizonte de explotación fuera el mismo hoy que hace 60 años, estas declaraciones de Christophe de Margerie, director ejecutivo de Total, no tendrían sentido:
“Nosotros no lo sabemos todo, pero sobre reservas de petróleo y producción sabemos mucho. Y es nuestro deber decir claramente (…) que la industria es poco probable que pueda producir más de 100 millones de barriles por día, muy por debajo de los 120 millones o similar que la IEA estima que el mundo podría producir en 2030, y que hará falta para el crecimiento galopante de Asia”, y añade que 90 millones de barriles al día es “optimista” (actualmente la producción de todos los líquidos está en una meseta de 86 ±2 Mb/d desde 2005, y la producción de crudo más condensado en una meseta de 74 ±2 Mb/d). Como dice De Margerie: “lo que ocurrirá muy pronto es que el suministro de petróleo no cubrirá la demanda. Eso no significará que no haya petróleo. Hay reservas de petróleo, pero hará falta invertir muchos miles de millones para conseguirlas”.

Sin embargo, De Margerie es escéptico sobre la posibilidad de que tales inversiones se produzcan. ¿Por qué? Primero, porque el petróleo se está volviendo cada vez más difícil de extraer: “el output de los campos existentes está declinando en 5 – 6 Mb/d cada año. Esto significa que las empresas de petróleo tienen que encontrar montones de nuevos campos sólo para mantener la producción en los niveles actuales. Más aún, la clase de campos que las compañías occidentales están comenzando a desarrollar, en agua muy profunda, o de petróleo casi sólido parecido al alquitrán, son de un desafío técnico mayor”. No hay suficientes trabajadores cualificados en el mundo ni equipos especializados, piensa De Margerie, para aumentar la producción tan rápidamente como la gente espera. “Todos nosotros pensamos lo mismo” (dice refiriéndose a otros CEO’s del petróleo) “es sólo un tema de si lo decimos”.
Una consecuencia de este creciente coste de extracción es que la producción de petróleo se ha vuelto inelástica después de 2005 a pesar de los altibajos en su precio, que ha fluctuado entre 40 $/b y 138 $/b sin producir una variación visible en la producción (Murray y King 2012), lo cual lleva a estos autores a identificar un techo de unos 75 Mb/d para la producción de crudo (véase la figura siguiente, que también comentó Antonio Turiel en su anterior post).  
En estas condiciones, resulta poco atractivo invertir en extracción petrolífera.
¿Y cuál es la razón última de esta inelasticidad de la producción? Una hipótesis plausible es considerar que la estimación de Laherrère de una URR de unos 3000 Gb de petróleo (poco más del doble de lo ya consumido) es esencialmente correcta y que este valor estimado no se incrementará mucho más en el futuro, debido a la insuficiencia de inversiones, el coste creciente de extraer el petróleo que queda (profundidades y presiones más altas, mayor densidad y viscosidad, petróleos de inferior calidad) y la retroalimentación mutua entre estas dos variables. Y esta es una aproximación muy verosímil que concuerda con los datos observados en los últimos años. En mi opinión, los modelos basados en un horizonte móvil de explotación en función del precio son útiles en situaciones con infinitos recursos que explotar, cuando la respuesta al precio es elástica, pero los modelos de tipo Hubbert, basados en la URR, son mejores para modelar el comportamiento a largo plazo cuando la respuesta al precio se vuelve inelástica.

En conclusión, la situación de los recursos minerales y energéticos es muy preocupante. Conviene estudiarla bajando a la arena de la producción industrial, la técnica y las ciencias duras, y no enarbolando recetas económicas abstractas que valieron (parcialmente) para otras épocas. El optimismo del post de Juan de Ortega me parece infundado, pues se basa en gran parte en esta clase de formulaciones, procedentes de economistas y científicos sociales que no conocen los detalles técnicos de los procesos concretos que están operando ni qué parámetros de estos procesos han cambiado en las últimas décadas. Vivimos en un mundo en el que los recursos han dejado de ser inagotables, y algunos prefieren ignorarlo refugiándose en la fe (en el Progreso y la Tecnología abstractos) en lugar de estudiar las tendencias que tienen los procesos tecnológicos y ecológicos reales. Y la situación que vivimos y vivirán nuestros descendientes no está para frivolidades de este tipo.

En un artículo ya publicado (García-Olivares y Ballabrera 2014 5), resumido en el post  http://crashoil.blogspot.com.es/2014/03/como-sera-la-economia-tras-el-cenit-de.html y en http://crashoil.blogspot.com.es/2014/03/mas-alla-del-capitalismo.html , discutimos qué repercusiones puede tener el declive de los combustibles fósiles, unido a las limitaciones minerales y a la erosión del “capital natural” sobre las tasas de crecimiento económico. Y nuestra conclusión fue que las tasas de crecimiento pueden verse forzadas a declinar durante este siglo debido a las múltiples crisis superpuestas, y que lo mejor que podríamos hacer es empezar ya a pensar seriamente en construir un sistema económico estacionario, en equilibrio con los recursos, y capaz de generar prosperidad incluso sin crecimiento. Tal debate es urgente, y resultaría mucho más productivo que continuar afirmando que los recursos y el crecimiento serán eternos, cuando las condiciones que hicieron posible este crecimiento exponencial continuado no están ya presentes.

Citas
Laherrère, J. 2007. Uncertainty of data and forecasts for fossil fuels, University of Castilla-La Mancha,  http://energycrisis.com/laherrere/Castilla200704.pdf
2 Walt, V., 2010. Christophe de Margerie: Big Oil’s Straight Talker. Time Magazine, January 22. Available at: http://www.time.com/time/specials/packages/article/0,28804,1954176_1954175_1954172,00.html
3 http://www.economist.com/node/10496503
4 Murray, J., D. King, 2012. Oil’s tipping point has passed. Nature 481, 433-435
5A. García-Olivares & J. Ballabrera, 2014. Energy and minerals peak and a future steady state economy. Technological Forecasting and Social Change . http://dx.doi.org/10.1016/j.techfore.2014.02.013


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