Durante el confinamiento, hemos sido testigos de cómo la naturaleza volvía rápidamente a las ciudades en nuestra ausencia. La flora silvestre se adueñaba de los rincones de nuestras ciudades, creciendo de cada grieta disponible y recuperando poco a poco el espacio perdido. Se hizo visible que las calles también pertenecen a la vegetación, pero tal y como está pensada la ciudad impide su desarrollo. ¿En qué momento la naturaleza empezó a desaparecer de los entornos urbanos?¿Es posible que convivan? Y, si queremos que la vegetación vuelva definitivamente a las ciudades y poder disfrutar de ella, ¿qué medidas se pueden tomar?.
La relación entre la naturaleza y la ciudad no siempre ha sido como la conocemos actualmente. Antes del desarrollo de la ciudad moderna, la vegetación estaba incluida en muchos espacios (paseos arbolados, espolones, alamedas…) formando parte del paisaje urbano. Algunos de estos espacios todavía sobreviven y podemos disfrutar de ellos. Pero esta convivencia empieza a desaparecer con el desarrollo de la ciudad actual (mitad del s. XX). Debido a la creciente demanda de espacios para coches, carreteras, aparcamientos, edificios… la ciudad se ha ido deforestando y relegando los espacios verdes y arbolado a un segundo plano, limitando su crecimiento a zonas concretas y aisladas, y en muchos casos desapareciendo por completo. Tomando como ejemplo la ciudad de Valladolid, podemos encontrar múltiples casos donde el arbolado y los jardines desaparecieron durante esta época. La Plaza Mayor, San Benito, Plaza Zorrilla, San Pablo… en la actualidad son plazas duras, impermeables y sin rastro de la vegetación que hasta hace no tanto tenían.
Con este nuevo urbanismo no solo se perdieron muchos espacios verdes, también los beneficios sociales y ambientales que aportan, reduciendo la calidad y el confort de los espacios urbanos. Las zonas verdes son zonas de ocio, juego, deporte y espacios de contacto con la naturaleza, pero también mejoran el bienestar y confort de los ciudadanos al reducir las altas temperaturas y mejorar la calidad del aire captando contaminación ambiental. Actualmente, la presencia de vegetación en las ciudades es especialmente importante para ayudar a adaptar las ciudades al cambio climático y mitigar sus efectos, ya que actúan como sumideros de carbono y mejoran la gestión del agua de lluvia, entre otros beneficios.
Por ello, en los últimos años ha cobrado una gran importancia revertir el modelo de ciudad actual e implantar nuevas políticas de desarrollo urbano orientado a re-naturalizar y recuperar la tradición de la naturaleza en la ciudad.
Las ciudades están empezando a tomar medidas en este sentido y ya hay actuaciones que reintroducen nuevos espacios verdes urbanos para aprovechar sus beneficios. Retomando el ejemplo de Valladolid, un caso representativo es el de la plaza España. Esta, como muchas otras plazas, perdió su arbolado para la construcción de un parking subterráneo, sobre el cual se encuentra un mercado actualmente.
Evolución de la Plaza España en imágenes
Gracias a fotografías antiguas, se puede ver que anteriormente la plaza era una zona verde, con dos filas de arbolado, ofreciendo un espacio sombreado y agradable. Es con la construcción del parking subterráneo (1995) cuando desaparece la vegetación en la superficie. Hasta ahora, la plaza se había mantenido como un espacio duro, sin apenas rastro de la vegetación de antaño y no es hasta el año pasado (2020) cuando se recuperó la plaza como un espacio verde de la ciudad. Esta acción se encuentra dentro del proyecto URBAN GreenUP, coordinado por CARTIF (www.urbangreenup.eu), cuyo objetivo es la aplicación de planes de Re-naturalización Urbana, en Valladolid y en otras dos ciudades europeas, Liverpool (Reino Unido) e Izmir (Turquía). En este caso, se trata de una cubierta verde sobre la marquesina, que permite mantener los usos actuales de mercado y parking. Devolver la vegetación a la plaza no solo tiene un impacto estético, también repercute en el confort y bienestar del espacio proporcionando además otros beneficios como una mejor gestión del agua de lluvia y la creación de un nuevo espacio para promover la biodiversidad urbana.
La combinación de nuevas formas de vegetación junto con las tradicionales, ha permitido que la naturaleza vuelva a este punto de la ciudad… de donde nunca debió marcharse. ¡Esperamos que muchas plazas sigan este ejemplo y recuperen los espacios verdes perdidos!
Tanto el biometano como el biohidrógeno son dos gases que vienen pisando fuerte en nuestro panorama energético actual. Ambos tienen un origen renovable y su formación puede ir asociada a procesos de captura y almacenamiento de CO2, otro de los grandes objetivos de nuestra sociedad para luchar contra el calentamiento global.
El biometano no es otra cosa que metano con origen renovable, en contraposición al gas natural donde el metano tiene un origen fósil. El biometano se genera habitualmente al purificar el biogás que se produce en los digestores anaerobios que tratan corrientes residuales como fangos de depuradora, estiércoles u otras corrientes biodegradables. Es la operación generalmente conocida como proceso de upgrading [1]. El biometano tiene la ventaja añadida de que es químicamente idéntico al gas natural, por lo que le puede sustituir en cualquiera de sus aplicaciones. Se espera, por ello, que el biometano juegue un papel trascendental para la descarbonización de la economía española y europea con miras al 2050 [2].
Si volvemos del biogás, su otro componente mayoritario es el CO2, pero existe la posibilidad de reintroducir este CO2 al digestor anaerobio o tratarlo en otro reactor y, a través de los que se conoce como proceso de metanación, generar más biometano [3]. Es decir, podemos emplear CO2 para generar metano, ¿quién da más? Pero este proceso no está tan maduro como el de la digestión anaerobia convencional y, si bien se ha demostrado que es técnicamente factible ( se conocen en Europa más de 100 plantas operativas), el rendimiento del proceso necesita mejorar para que su viabilidad económica esté fuera de toda duda.
Una vez que disponemos del biometano, otra opción que tenemos es generar hidrógeno verde (denominado así por su origen renovable) a través de un conocido proceso de reformado. El reformado de gas natural para producir hidrógeno es una práctica industrial habitual, por lo que reformar biometano es una opción totalmente plausible. El reformado habitual se realiza haciendo reaccionar el metano con vapor de agua, pero ya hay trabajos que han demostrado la posibilidad de sustituir ese vapor de agua por CO2, por lo que volvemos a utilizar el dióxido de carbono como materia prima, retirándolo de la atmósfera y produciendo en su lugar el tan deseado hidrógeno.
Pero el hidrógeno también puede tener un origen biológico, que es lo que se conoce como biohidrógeno. En la naturaleza existen algas y bacterias que generan hidrógeno a través de sus ciclos metabólicos. Dichos organismos, cultivados en un medio controlado, pueden convertirse también en una fábrica de biohidrógeno. En este caso, y al igual que ocurría en los procesos de metanación, se ha demostrado que los procesos funcionan y pueden ser escalables, pero los rendimientos que se alcanzan en la actualidad siguen siendo una barrera a su implementación con fines industriales.
Pero para eso está la investigación, para seguir trabajando y hacer que estos procesos (y otros de los que hablaremos en otra ocasión) sean una realidad en el corto-medio plazo.
[1] Hidalgo, D., Sanz-Bedate, S., Martín-Marroquín, J. M., Castro, J., & Antolín, G. (2020). Selective separation of CH4 and CO2 using membrane contactors. Renewable Energy, 150, 935-942.
[2] Elguera, N. M., Salas, M. D. C., Hidalgo, D., Marroquín, J. M., & Antolín, G. (2020). Biometano, el gas verde que pide paso en España. IndustriAmbiente: gestión medioambiental y energética, (30), 50-56.
[3] Hidalgo, D. Martín-Marroquín, J.M. (2020). Power-to-methane, coupling CO2 capture with fuel production: An overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 132, 110057.
A modo de introducción, conviene destacar que la tecnología blockchain tiene el potencial de transformar el sector energético (y, de hecho, ya ha comenzado a hacerlo). El World Economic Forum ya identificó en 2018 ( en su publicación titualda «Building Block(chain)s for a Better Plannet» (septiembre de 2018) más de 65 casos de uso de aplicación de Blockchain en el sector energético y medioambiental. Estos casos de uso incluyen modelos de negocio para los mercados energéticos, el intercambio de créditos de carbono e incluso la utilización de una cadena de bloques para almacenar la información relativa a certificados energéticos.
El registro distribuido e inmutable que proporciona la tecnología Blockchain permite la compartición de información entre iguales de forma segura y sin la necesidad de intermediarios o entidades centrales que gestionen el intercambio de información. Se trata de una tecnología capaz de transformar completamente muchos procesos en el ámbito de los negocios, la gobernanza y la sociedad, brindando múltiples oportunidades para luchar contra el cambio climático, la pérdida de biodiversidad o la escasez de agua.
Una aplicación muy interesante de blockchain es su utilización en el intercambio de energía entre iguales. Hoy en día, muchos consumidores de energía se han convertido en «prosumidores» (es decir: además de consumir energía pueden también generarla (son capaces de generar energía renovable)). Por ello, y dada la intermitencia y la enorme dificultad de predecir con exactitud la disponibilidad de las energías renovables, los prosumidores pueden decidir instalar dispositivos de almacenamiento para poder almacenar dicha energía y así tenerla disponible cuando la necesiten, e incluso pueden vendérsela a otros consumidores que puedan necesitarla en otro momento. La utilización de Blockchain en este caso es clara: dicha tecnología proporciona un registro distribuido e inmutable de las transacciones realizadas, y elimina la necesidad de entidades centrales que gestionen dichos intercambios. Cuando se plantean estas situaciones, la mayor parte de nosotros pensamos en la energía eléctrica, pero también es posible intercambiar otros tipos de energía, como pueden ser el calor y/o frío residual.
En el ámbito del poyecto SO WHAT, CARTIF ha participado en la definición del modelo de negocio asociado a la utlización de Blockchain para el intercambio de calor y frío residual. Por otra parte, tanto en el proyecto de investigación interno OptiGrid (financiado por el Instituto de Competitividad e Innovación Empresarial (ICE), cuyo objetivo principal era el desarrollo de soluciones innovadoras en el ámbito de las smart grids), como en el proyecto Energy Chain (proyecto financiado también por el ICE y en el cual CARTIF participa en calidad de subcontratado por Alpha Syltec Ingeniería) se ha trabajado y está trabajando en soluciones blockchain para desplegar plataformas de intercambio de energía entre iguales. En el caso del proyecto Energy Chain, los algoritmos de machine learning desarrollados por Alpha Syltec Ingeniería generarán valiosa información sobre predicción de la generación y la demanda que será utilizada como entrada por los contratos inteligentes desplegados en la plataforma blockchain anteriormente mencionada.
Por otra parte, la utilización de Blockchain en el ámbito de las Ciudades Inteligentes o Smart Cities está cada vez más extendido dada su capacidad para transmitir información de forma segura y sin intermediarios. Además de su utilización en el sentido comentado en el párrafo anterior, blockchain puede impulsar la utilización del vehículo eléctrico, puede utilizarse como soporte a la participación ciudadana (incrementando la seguridad, transparencia y fiabilidad en las consultas a la población tales como elecciones, encuestas, referéndums…)
También existen iniciativas que ayudan a las entidades (o incluso a particulares) a compensar su huella de carbono invirtiendo en proyectos de descarbonización, y muchas de ellas utilizan la tecnología blockchain para dotar de una mayor seguridad y transparencia a sus operaciones. Este es el caso de ClimateTrade, cuyo principal objetivo es ayudar a las empresas a alcanzar la neutralidad de carbono ofreciéndoles su servicio de compensación de emisiones.
Otra iniciativa muy interesante es la utilización de blockchain para resolver el problema de la garantía de origen (GdO), que actualmente únicamente puede realizarse mediante acreditación por parte de un tercero que asegurará que un número, X, del total de megavatios-hora de energía eléctrica producidos em una central en un periodo temporal determinado han sido generados a través de fuentes de energía renovables. Utilizando acreditación, lo cual reduce costes y tiempos de espera.
Ciudades como Nueva York y estados como Virginia Occidental han utilizado blockchain para realizar intercambio de energía o para votar utilizando el móvil, Estonia lo está utilizando para la gestión de datos personales, y el Smart City Program de Dubái contempla más de 500 proyectos blockchain que cambiarán la forma de interactuar con la ciudad. Block chain es ya una realidad, y ha venido para quedarse.
La mayoría de usuarios llevamos consumiendo electricidad de la misma forma toda la vida. Simplemente sabemos que podemos enchufar el dispositivo eléctrico que queramos en cualquier instante, y que, a cambio, a final de mes nos llega una factura (para muchos, más difícil de entender que un jeroglífico egipcio, por cierto). Pero este modo de consumir electricidad puede cambiar muy pronto (si no lo ha hecho ya). Desde hace no mucho, podemos contribuir con nuestra propia energía a la red sin muchas complicaciones, decidir cuál es el mejor momento para consumir, o asociarnos con otros usuarios para beneficiarnos mutuamente…o todo al mismo tiempo.
Dicho de otra forma, se está pasando de un modelo en el que el usuario tenía un rol meramente pasivo, a otro totalmente distinto, donde el usuario puede tener una participación activa en la producción, gestión y consumo de electricidad. Para este cambio de paradigma, ha surgido una nueva palabra que probablemente cada vez escuchemos más, como resultado de combinar productor y consumidor: prosumidor.
Y es que, aunque ahora el concepto de prosumidor es más amplio, originalmente (y todavía mayoritariamente) se refiere a aquel usuario que produce su propia energía para su autoconsumo, y vierte los excedentes a la red eléctrica. De esta forma, no sólo se puede consumir menos de la red, sino que también se aporta nuestra electricidad al sistema principal, y contribuimos a alcanzar un modelo más sostenible a la vez que podemos reducir nuestra factura.
Dado el auge de las instalaciones de generación distribuida para autoconsumo impulsadas en gran medida por la publicación del RD 244/2019, no es de extrañar que este tipo de prosumidor sea de lo más habitual. Sin embargo, las opciones para los prosumidores son cada vez más variadas, y no sólo se limitan a instalar paneles solares en nuestro tejado.
Por poner un ejemplo, se puede considerar también la interacción de forma más proactiva con la red mediante la combinación de un consumo consciente de electricidad con lastarifas eléctricas dependientes del precio del mercado(tarifas indexadas al pool-el mercado horario- o las llamadas tarifas PVPC-Precio Voluntario del Pequeño Consumidor, para usuarios con una potencia contratada menor a 10kW). Con este tipo de tarifas, cada día se puede conocer el precio horario de la electricidad del día siguiente, de manera que, si hoy nos dicen que mañana por la mañana el precio de la electricidad va a costar una octava parte de loq ue nos cuesta ahora mismo (como ocurrió hace unos días), podemos decidir si preferimos no poner hoy ciertos electrodomésticos (lavadora, secadora, lavavajillas, en el caso de los consumidores residenciales), y ponerlos mañana, ahorrándonos un pellizquito por el término de energía asociada a sus consumos.
Pero, ¿ y qué ocurre cuando apenas hay sol o viento, y los precios del mercado eléctrico se disparan a máximos históricos, como se dio hace unas semanas durante la borrasca Filomena? En el caso anterior, básicamente tendríamos que «aguantar el chaparrón» (nunca mejor dicho), y pagarlo a final de mes. Sin embargo, si dispusiéramos de soluciones de almacenamiento de energía, podríamos evitar este tipo de situaciones, y en general podríamos reducir nuestros consumos de la red durante períodos en los que el precio de la energía es alto (conocidos como períodos pico). Esta alternativa de prosumidor es también muy sencilla: por las noches o por las mañanas, cuando la electricidad es más barata, podríamos programar la carga de nuestros equipos de almacenamiento de energía (baterías eléctricas, incluido nuestro propio vehículo eléctrico, pero también sistemas térmicos o termoeléctricos), de manera que, cuando subiera el precio de la electricidad, no tendríamos que pagar sus desorbitados costes, sino que podríamos utilizar nuestra energía almacenada.
Precisamente, esta combinación de opciones de prosumidor -instalación de un sistema de producción renovable, almacenamiento, tarifas dinámicas y gestión activa de nuestra demanda-, es parte del estudio que se está considerando en elproyecto MiniStor, donde CARTIF participa desde hace algo más de un año. En él, se está desarrollando un sistema de almacenamiento termoeléctrico que integra baterías de litio, materiales de cambio de fase y un reactor termoquímico, combinado con paneles solares híbridos que producen tanto calor como electricidad, y una gestión energética óptima, teniendo en cuenta tanto la predicción de nuestro consumo, como la producción de nuestra instalación y el coste de la electricidad. Un reto interesantísimo del que podremos contaros pronto nuestros primeros resultados.
Como hemos visto, las opciones de participación de los prosumidores van mucho más allá de tener nuestra propia instalación de autoconsumo (que no es poco), y, aunque esta vez hemos presentado unas pocas, las alternativas donde este actor tiene un papel fundamental son casi infinitas (agregadores de la demanda, integración del blockchain, microrredes, Comunidades Energéticas…) Seguramente, dentro de poco tiempo surgirán otras que ahora mismo no somos capaces de imaginar. Lo que queda claro, es que el peso de los prosumidores ya se considera determinante, nos encontramos al principio de lo que puede ser un auténtico cambio de paradigma del sector energético, y desde CARTIF estamos a pie de pista para ser líderes en esta revolución.
El famoso paradigma BIM (Building Information Modelling) está en boca de todos los profesionales de la Arquitectura, la Construcción y la Ingeniería, pero cuando se escarba un poco son muy poquitas las empresas que realmente lo aplican en sus rutinas diarias y, de hacerlo, distan mucho de ser homogéneas. BIM sigue siendo habitualmente confundido con paquetes de software específicos o con un tipo concreto de modelos digitales. Pero es mucho más que “lo último” en delineación por ordenador o que una potente herramienta de visualización 3D.
El paradigma BIM proporciona una caracterización digital de edificios e infraestructuras a lo largo de todo su ciclo de vida. Las informaciones que manejan diferentes profesionales pueden ser añadidas de forma local o remota en cualquier momento para tomar las decisiones apropiadas, y en el instante apropiado, en base a un modelo 3D que permite un análisis multidimensional: 4D (evolución en el tiempo); 5D (costes); 6D (sostenibilidad -incluyendo eficiencia energética-) y 7D (mantenimiento).
Aunque todavía son escasos los estudios sobre cómo el BIM y sus innovaciones están extendidos a lo largo y ancho de Europa, la Directiva 2014/24/EU impone el llamado “BIM nivel 2” en todos los proyectos sujetos a licitación pública. Esto de “nivel 2” implica que ha de seguirse un proceso colaborativo para dar lugar a modelos específicos útiles y a disciplinas que tienen que sumar esfuerzos para abordar problemas concretos. Estos modelos 3D han de constar de datos gráficos (aquellos representados mediante recursos visuales) y de datos semánticos (aquellos adicionales que son significativos), además de la documentación asociada (por ejemplo, un plan director). Toda esta información ha de ser recogida e intercambiada digitalmente usando formatos estandarizados no propietarios, como es el IFC (Industry Foundation Classes).
En consecuencia, el Patrimonio construido está sujeto también al BIM a efectos de documentación, conservación y difusión, pero el carácter distintivo, la complejidad intrínseca de los inmuebles y la sensibilidad que se requieren para satisfacer sus demandas, conducen inevitablemente a particularizaciones tecnológicas y metodológicas que han llevado a acuñar el concepto de Heritage-BIM (H-BIM, o BIM para Patrimonio). El propósito del H-BIM es proporcionar un modelo 3D que sirva de «contenedor» de toda la información que se va generando a lo largo del tiempo por diferentes procedimientos, por diferentes personas y por diferentes fuentes (tanto hardware como software). El modelo recogería así el carácter multidisciplinar del Patrimonio, muy alejado de la sencillez y modularidad de la construcción convencional, y sería muy útil para estudiar, valorar el estado de conservación y planificar las intervenciones en los bienes de forma rentable. Todo un reto para un sector donde la digitalización es una asignatura pendiente.
Tecnológicamente esto supone afrontar muchos desafíos, empezando por la cantidad mínima de datos gráficos y semánticos que serían adecuados para respaldar las actividades propias del sector. Dos de los más importantes son:
La combinación de datos 3D con diferentes tipos de imágenes (termografías, fotografías de alta resolución o multiespectrales) para dar lugar a un modelo H-BIM útil para el análisis pormenorizado
El texturizado fotorrealista de modelos 3D para tener una representación exacta de la realidad.
Ambos aspectos están siendo trabajados desde CARTIF para ayudar de forma decisiva a empresas, gestores y administraciones públicas en la digitalización del Patrimonio Cultural.
Parece mentira, pero ya han pasado 5 años desde que en CARTIF inauguramos nuestro blog con el post sobre la Industria 4.0 en el que analicé algunas de las claves de la llamada “cuarta revolución industrial” y como podría afectar a la industria de nuestro país. Siempre me ha parecido arriesgado tratar de definir esta revolución desde dentro. Supongo que el tiempo y la perspectiva histórica nos dejara más claro si de verdad ha sido una revolución o simplemente un mantra tecnológico. Abróchense los cinturones porque, si aún no hemos asimilado esta revolución, ahora nos “amenazan” con la siguiente, Industria 5.0 la llaman. Original, ¿verdad?
Si la cuarta prometía interconectar los medios productivos de toda la cadena de valor para hacer una transición a la industria inteligente o Smart Industry (todo tiene que ser Smart como cuando hace muchos años cualquier electrodoméstico que se preciase necesitaba llevar “fuzzy logic”), la quinta revolución industrial, trata de humanizar el concepto más allá de solo producir bienes y servicios con fines de lucro económicos. El reto de esta revolución pretende incluir en su propósito consideraciones sociales y ambientales. Las palabras clave de esta revolución, según la definición de la Comisión Europea, deben ser: enfoque centrado en el ser humano, sostenibilidad y resiliencia.
Al desarrollar tecnologías innovadoras con un enfoque centrado en el ser humano, la Industria 5.0 puede apoyar y empoderar a los trabajadores, en lugar de reemplazarlos; asimismo, otros enfoques complementan esta visión desde el punto de vista del consumidor de tal forma que pueda tener acceso a productos lo más personalizados posibles o adaptados a sus posibilidades, de tal forma que conceptos como alimentación personalizada o ropa hecha a medida se apliquen virtualmente a cualquier producto de consumo.
La sostenibilidad en el desarrollo de la industria necesita compatibilizar los objetivos de progreso económico y ambiental. Para conseguir los objetivos ambientales comunes es necesario incorporar nuevas tecnologías e integrar las existentes repensando los procesos de fabricación introduciendo los impactos ambientales en su diseño y operación. La industria debe ser un ejemplo en la transición verde.
La resiliencia de la industria implica desarrollar un mayor grado de robustez en su producción, preparándola contra interrupciones y asegurando que pueda responder en tiempos de crisis como la pandemia de la COVID-19. El enfoque actual de producción globalizada ha demostrado una gran fragilidad durante la pandemia que nos asola. Las cadenas de suministro deben ser también suficientemente resilientes, con capacidad de producción adaptable y flexible, especialmente en aquellos aspectos productos que satisfacen necesidades humanas básicas, como la atención médica o la seguridad.
Al igual que la cuarta necesitaba de unos habilitadores digitales, esta nueva revolución necesita aspectos tecnológicos que la ayuden a materializarse. Desde un punto de vista práctico podemos decir que los habilitadores que revisamos hace un tiempo son de plena actualidad para la Industria 5.0. Podríamos incluir algunos adicionales como la computación cuántica o el block-chain, incipientes hace 4 o 5 años. Si los habilitadores son similares, ¿por qué estamos hablando de una nueva revolución? Es cuestión de prioridades. Si en la cuarta se habla de una hiper-conectividad de procesos al mundo digital a través de sistemas ciberfísicos o el IoT, en la quinta se busca una cooperación entre el humano y la tecnología digital, ya sea en forma de robots industriales colaborativos, robots sociales o sistemas de inteligencia artificial que complementen o ayuden en cualquier tarea relacionada con la producción, desde instalar una puerta en un coche o decidir cómo organizar el siguiente turno de trabajo para cumplir con el objetivo de productividad de la planta de fabricación.
