Leyes De La Termodinamica

CAPÍTULO 2

LA TERMODINÁMICA Y LA ECONOMIA

2.1. Las leyes de la termodinámica.

2.2. La naturaleza entrópica del proceso económico.

2.3. Interpretar la economía en términos energéticos.

"Debido a la ley de la entropía, entre el proceso económico y el medio ambiente hay un nexo dialéctico. El proceso económico cambia el medio ambiente de forma irrevocable y es alterado, a su vez, por ese mismo cambio también de forma irrevocable...”

Nicholas Georgescu~Roegen, 1977.

En este capítulo analizaremos los procesos económicos a partir de los principios de la termodinámica.

• En la sección 2.1., definiremos las leyes de la termodinámica.

• En la sección 2.2., estableceremos las relaciones entre actividades económicas y el medio ambiente, a través de la noción de “entropía”. Extenderemos el enfoque del problema del uso de los recursos naturales, desde un enfoque cuantitativo a uno cualitativo.

• En la sección 2.3., explicaremos algunos conceptos y nociones específicas relacionadas con el flujo de materiales y energía en la economía.

2.1. LAS LEYES DE LA TERMODINÁMICA

Las leyes de la termodinámica están basadas en las normas físicas que gobiernan el comportamiento de la materia y de la energía.

• Primera ley de la termodinámica

Esta ley es también conocida como la ley de la conservación de la energía. Estipula que la materia y la energía no pueden destruirse ni crearse.

• Segunda ley de la termodinámica

Esta ley es también conocida como la ley de entropía. Estipula que mientras no haya fuentes externas de energía la entropía siempre se incrementa.

1. LA ENTROPÍA

La entropía puede entenderse como una medida de la falta de disponibilidad de materia o energía.

El universo se está volviendo continuamente más desordenado y su energía y su materia están menos disponibles para el uso. Esta segunda ley de la termodinámica señala que la entropía (entendida como un índice relativo de la energía no disponible en un sistema aislado) aumenta constantemente.

Todos los procesos físicos, naturales y tecnológicos ocurren de tal manera que la disponibilidad de la energía implicada decrece o, dicho de otra manera, todos los procesos físicos ocurren de tal manera que la entropía del universo aumenta.

2. EL PROCESO IRREVERSIBLE

Las leyes de la termodinámica afirman que la energía contenida en los materiales o fuerzas motrices no se destruye por el uso (primer principio de la termodinámica), sino que se degrada y dispersa (segundo principio).

• Ejemplo

Cuando se quema un fragmento de carbón, su contenido de energía química no se reduce ni se incrementa (primera ley). No obstante, la energía liberada se disipa en forma de calor, humo y cenizas, de manera tal que el ser humano ya no puede utilizarla. Así, ésta se ha transformado en energía inaccesible (segunda ley).

Se trata de un proceso irreversible que ninguna fuerza podría revertir de no mediar gastos superiores de energía. Teóricamente, las sustancias dispersadas pueden ser recuperadas y recombinadas, pero pagando el precio de una producción de entropía, tanto más elevada cuanto mayor sea la dispersión que se quiere revertir. La energía dispersada no puede reciclarse, excepto gastando más energía que la que se ganaría con un hipotético reciclaje.

2.2. LA NATURALEZA ENTRÓPICA DEL PROCESO ECONÓMICO

¿Qué nos enseñan las leyes de la termodinámica con referencia a la economía?

1. LA PRIMERA LEY: ASPECTOS CUANTITATIVOS

Toda actividad económica utiliza energía y materiales. La primera ley de la termodinámica nos dice que la actividad económica no puede crear ni destruir la materia o la energía. Lo que hace el proceso productivo es absorber y expeler materia y energía. Esto lleva a un replanteamiento del concepto de “producción”.

2. LA SEGUNDA LEY: ASPECTOS CUALITATIVOS

En términos de la segunda ley, la actividad económica puede entenderse como un proceso de utilización de materiales de baja entropía (minerales, energía), que acaban finalmente transformados en materiales de alta entropía. La diferencia entre lo que entra al proceso económico y lo que sale de él es cualitativa.

De acuerdo a esta visión, la desestructuración de la energía que produce toda actividad económica nos compromete en el sentido de la responsabilidad intergeneracional. Nuestro desarrollo actual afecta inevitablemente la actividad económica y el desarrollo de las futuras generaciones.

a) Transflujo

Se llama transflujo (o throughput) al flujo de recursos de baja entropía. Este proceso comienza en la naturaleza (insumos), a continuación estos recursos sufren transformaciones mediante la producción y el consumo, para enseguida volver nuevamente a la naturaleza, en forma de desechos (productos).

2.3. INTERPRETAR LA ECONOMÍA EN TÉRMINOS ENERGÉTICOS

En las secciones anteriores hemos visto como la entropía se incrementa continuamente. Podemos concluir a partir de allí que los recursos y los residuos tienen una misma naturaleza y sólo difieren en valor entrópico. En este sentido el proceso económico es un proceso entrópico.

1. EL RECICLAJE

Para revertir la entropía y convertir o reciclar los residuos en recursos disponibles (materiales, energía), la economía necesitaría fuentes de energía extra, las que de ser utilizadas aumentarían aún más la entropía total producida por la actividad económica.

Mientras la actividad económica no exceda los límites de la biosfera, el flujo continuo de energía solar puede revertir en parte el flujo de entropía dentro de la biosfera. Es decir la energía del sol puede convertir nuevamente una parte de los residuos en recursos (véase esquema 2.2).

Sin la capacidad de las plantas, a través de la fotosíntesis, de captar algo de esa energía entrante de baja entropía, que es el flujo continuo de energía solar, la economía no podría existir.

2. LAS FUENTES DE ENERGÍA EN LA ACTIVIDAD ECONÓMICA

La actividad económica se alimenta de dos fuentes de energía:

• El flujo constantemente renovado de energía solar directa. Este flujo es permanente y la actividad económica puede usarlo sin agotarlo ni destruirlo.

• Depósitos de energías fósiles (carbón, petróleo, gas). Provienen de la energía solar de épocas geológicamente remotas. En otras palabras, es energía solar que ha sido captada y se ha depositado en los suelos de la tierra a través del tiempo.

3. FUENTES DE ENERGÍA PREINDUSTRIALES E INDUSTRIALES

a) Fuentes de energía preindustriales

Las economías preindustriales usaron la energía solar directa:

• Las sociedades recolectoras vivieron de los frutos del sol.

• Las sociedades de pescadores o cazadores vivieron de la energía solar almacenada en la carne de los animales. En la cadena alimentarla la energía se encuentra en un estado más avanzado de transformación.

• La producción de biomasa en la agricultura mediante el flujo de energía solar y de la fotosíntesis. Se podría decir que la agricultura sedentaria utiliza sistemáticamente el suelo como captador y convertidor de energía solar.

b) Fuentes de energía industriales

Las economías industriales usan combustibles energéticos fósiles y de materiales minerales (petróleo, gas, carbón). Este es un cambio en la dependencia energética, desde la energía proveniente a cada momento del sol, hacia la energía almacenada en la Tierra. Esos combustibles fósiles se extraen y son quemados a un ritmo mucho mayor que el de su producción geológica.

A través de la combustión la energía se transforma en calor disipado y una vez en este estado, es incapaz de proporcionar energía utilizable para el proceso industrial. Por otra parte las posibilidades de explotación de las fuentes de energías fósiles, no están sometidas a ningún ritmo natural y se agotan tanto más rápidamente, que su utilización crece en forma exponencial.

Los cambios en el uso de la energía a partir de la revolución industrial, son muy importantes desde el punto de vista de la dependencia de la economía. La energía del sol es prácticamente infinita en relación a su cantidad total pero está estrictamente limitada en su tasa de flujo, o cantidad en que llega a la Tierra en un determinado período.

La energía almacenada en los combustibles fósiles y los minerales está estrictamente limitada en su cantidad total (acervo), pero es relativamente ilimitada en su tasa de flujo. La economía la utiliza a una tasa que está determinada por su propia definición de necesidades.

3. LA INTENSIDAD ENERGÉTICA DE LAS ECONOMÍAS

La intensidad energética es el gasto de energía por unidad de producción.

En relación con la intensidad energética

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