Entrades amb l'etiqueta ‘diòxid de carboni’

Viatges i gel a l’Àrtic

divendres, 9/08/2019

Hi ha un nombre que val la pena recordar. És el 1767. Cada vegada que anem amb avió i volem 1767 quilòmetres, desapareix un metre quadrat de gel àrtic del mes de setembre. Si fem un viatge d’anada i tornada des de Barcelona a qualsevol capital europea, haurem fos més d’un metre quadrat de gel del casquet polar nord del planeta.

És un valor ben fàcil d’obtenir. El gràfic de l’esquerra de la imatge és de l’article que en Dirk Notz, la Julienne Stroeve i altres científics van publicar a la revista Science, i que podeu trobar aquí. La seva conclusió és que hi ha una relació indiscutible entre les nostres emissions de CO2 i la desaparició de gel àrtic al mes de setembre: els autors afirmen que, amb un error de menys de 0,1 metres quadrats, cada tona de CO2 emesa a qualsevol part del planeta fa que es fonguin 3 metres quadrats de gel a l’Àrtic. Dit en altres paraules, cada 333,3 quilos de CO2 fan que desaparegui un metre quadrat de gel marí. La xifra de 1767 quilòmetres surt quan a més, tenim en compte la gràfica de la dreta de la imatge, que mostra que cada persona, en un viatge de 780 quilòmetres en avió de Brusel·les a Berlin, contribueix a l’emissió de 147 quilos de CO2 (si va en tren, la xifra passa a ser només de 35 quilos). Cal dir que l’extensió de gel àrtic es mesura al setembre perquè és el mes de màxim desgel, com mostra aquesta gràfica d’evolució anual, que també ens fa palès el perill que aquest mínim sigui zero d’aquí a no masses anys. En tot cas, la gràfica de l’esquerra de la imatge de dalt és de l’article d’en Dirk Notz i la Julienne Stroeve que podem trobar aquí, i la de la dreta és de la pàgina 16 d’aquest informe. Si cliqueu a la imatge la podreu veure amb més detall.

En Dirk Notz i la Julienne Stroeve van veure també que la majoria dels models actuals (CMIP5) subestimen sistemàticament la sensibilitat de la massa de gel marí de l’Àrtic en relació a les emissions antropogèniques de CO2, perquè que enlloc dels 3,0 ± 0,3 m2, fins ara s’estaven fent estimacions de l’ordre de 1,75 ± 0,67 m2. El corol·lari de les conclusions  de Notz i Stroeve és que hi haurà una desaparició total del gel àrtic del setembre quan les nostres emissions acumulades de CO2 a partir d’ara arribin a la xifra de 1000 giga tones. Al ritme actual, això ens porta a una data entre 2040 i 2060 (el ritme actual d’emissions és de 35 giga tones cada any). Ara bé, si aconseguíssim un objectiu d’escalfament global de 1,5 ºC (essent més estrictes que els 2 ºC acordats a París i treballant seriosament per a un total d’emissions entre ara i el 2050 molt inferior a les 1000 giga tones), els autors diuen que hi ha una possibilitat de supervivència a llarg termini del gel marí d’estiu àrtic, al menys en algunes zones.

Quan ens hi posarem de veritat? Quan deixarem d’usar mitjans de transport insostenibles? Quan exigirem als nostres governants que prenguin mesures per a reduir el transport aeri i per carretera? Quan veurem menys camions a les autopistes? Quan ens decidirem a no comprar allò que no sigui de proximitat? Quan decidirem usar menys el cotxe i exigir un bon transport públic? Quan veurem carrers a les ciutats amb un únic “carril cotxe” (o cap) perquè els altres seran per transport públic, bicicletes i vehicles elèctrics?

Es pot argumentar que fondre un metre quadrat de gel àrtic és insignificant. Però l’any passat, la xifra del total de viatges en avió a tot el món va ser de 4.378 milions. I, quan sumem totes les contribucions d’aquests vols, el resultat passa a ser realment preocupant.

Recordeu: 1767. O, si voleu que sigui més fàcil de recordar, 1771, que és palíndrom.

——

Per cert, l’Alexandra Jellicoe diu que ha decidit no tornar a volar per Europa, i fa un elogi del viatge en tren. Diu que hem d’exigir un canvi: som l’espècie més creativa de la Terra, de manera que hem de poder reinventar el sector del transport per a fer possible treballar, divertir-nos i, a la vegada i sobretot, protegir el món natural.

L’esperança matemàtica

dijous, 11/06/2015

Sona estrany, i fa una mica de respecte, oi? Ens atrevim a parlar de l’esperança, però això que pugui ser “matemàtica” ja no ens agrada tant. Sembla que li tregui part de l’encant… Però tal vegada, tot és acostumar-s’hi. Jo crec que pensar en termes d’esperança matemàtica és una bona (i senzilla) manera d’estar més informats a l’hora de prendre decisions.

L’esperança matemàtica és un concepte estadístic. Representa el valor mitjà que podem “esperar” com a resultat d’un determinat experiment aleatori quan l’experiment es repeteix un elevat nombre de vegades (vegeu la Nota al final). El terme esperança matemàtica ve del fet que l’estadística és part de les matemàtiques. I no es gens difícil de calcular, si coneixem la probabilitat de les diferents situacions en les que ens podem trobar. Suposem que som a la parada de l’autobús, i que tenim dos autobusos (A i B) que ens porten al nostre destí. Suposem també que la freqüència de pas del A és el doble que la del B (en d’altres paraules, al llarg d’una hora passen el doble d’autobusos A que autobusos B) i que la meva experiència em diu que quan agafo l’autobús A tardo 20 minuts mentre que quan vaig amb el B tardo uns 23 minuts, perquè fa més volta i em deixa una mica més lluny. En aquest cas, és fàcil veure que l’esperança matemàtica del que tardaré en arribar és de 21 minuts (vegeu la Nota al final).

El joc de la ruleta i els jocs d’atzar són un bon exemple de l’ús de l’esperança matemàtica. La ruleta Francesa és una gran roda en forma de plat que gira sobre un eix vertical, dividit en 37 compartiments numerats del zero al 36, disposats en ordre aleatori i pintats de color vermell o negre (excepte la casella corresponent al zero, que és verda). Dels 18 nombres parells, 10 són negres i 8 són vermells. En canvi, la ruleta té 8 nombres senars negres i 10 senars vermells. El crupier dóna impuls a la roda i tira una petita bola de tefló  que comença a girar i acaba aturant-se en algun dels compartiments. Si aposto un euro al vermell i surt vermell, guanyo un euro, però si no surt vermell, el perdo. Quina és l’esperança matemàtica del que puc guanyar quan aposto un euro al vermell? Si mireu un cop més la nota del final, veureu que és 18/37 – 19/37 = -0,027 euros. L’esperança matemàtica em diu que el que puc esperar és perdre una mica menys de tres cèntims d’euro cada vegada que jugo un euro, degut a la famosa casella del zero, la casella verda. És clar que si jugo sense arriscar-me massa pot ser que guanyi algunes vegades, però si continuo jugant, a la llarga perdré els diners i se’ls quedarà la banca. Ara bé, és clar que si tinc una mica d’informació sobre el moviment de la bola i de la roda de la ruleta en els moments inicials (quan encara es permeten apostes), encara que aquesta informació sigui poc fiable, puc acabar guanyant. Això és el que van fer els del grup Eudaemons, estudiants de doctorat en física, fa uns 40 anys. Amb un petit ordinador que dos d’ells portaven dins el taló de la sabata, processaven la informació que veien i van aconseguir capgirar les probabilitats. Imagineu que el poc que arribeu a detectar en els primers moments del moviment de la bola us permet estimar que la probabilitat que s’aturi en vermell és de 20/37 mentre que la de que acabi en no vermell és de 17/37. Llavors, si aposteu pel vermell, l’esperança matemàtica passa a ser de 20/37-17/37 = 0,081 euros. Si jugueu moltes vegades, acabareu guanyant diners de veritat. Els del grup Eudaemons van guanyar uns deu mil dòlars abans que tinguessin un accident (un d’ells es va cremar la pell del peu) i deixessin de jugar. Però la cosa no va quedar aquí. Hi ha articles científics recents (com aquest) que fan propostes en el mateix sentit: si tenim una mica més d’informació, encara que aquesta sigui pobre, podem capgirar les probabilitats i aconseguir una esperança matemàtica de guany, a la llarga.

Però l’esperança matemàtica no només és útil en els jocs d’atzar. També ho és en molts processos de decisió complexes i en casos en què els humans estem deixant passar el temps sense decidir res mentre hipotequem el futur dels nostres néts. Coneixeu la Declaració sobre la Terra? És una declaració escrita per 17 reconeguts científics, que proposa vuit mesures per la reunió sobre el canvi climàtic que es farà a París el proper mes de desembre. Entre d’altres mesures, proposen que l’any 2050 el món tingui un balanç zero d’emissions de diòxid de carboni, de manera que siguem capaços de reabsorbir tot el que emetem. Fem una prova: apliquem el concepte d’esperança matemàtica al problema de les nostres emissions contaminants i de l’energia del futur. Per simplificar, podem pensar en tres escenaris possibles, que anomenaré A, B i C. L’escenari A és que els humans siguem capaços d’aconseguir un balanç zero d’emissions de diòxid de carboni l’any 2050, a base de reduir dràsticament l’ús de combustibles fòssils, apostar fortament per les energies renovables i inventar sistemes tecnològics de captura i reabsorció de diòxid de carboni. L’escenari B és que la humanitat ho aconsegueixi però més tard, per exemple l’any 2100. El tercer escenari és que passem el problema als nostres besnéts i al segle XXII. Ara pensem en el cost de cada una de les tres opcions, entenent per cost el que els nostres descendents hauran de pagar durant els dos propers segles. La teoria de sistemes ens diu que les conseqüències d’un retard en la presa de decisions són exponencials. Aquí entrem en el camp de l’especulació i les teories poden ser molt diverses, però el comitè IPCC de les Nacions Unides és pessimista. Poseu el valor que vulgueu als costos estimats de les opcions B i C, però és ben segur que el cost de la B serà molt més alt que el de l’opció A i que el de l’opció C serà extremadament elevat. I com ja sabem, l’esperança matemàtica del que la humanitat haurà d’acabar pagant d’una manera o altra (amb pobresa, desigualtats, conflictes etc.) és CostA * PA + CostB * PB + CostC * PC, on PA, PB i PC són les probabilitats que el món acabi adoptant la solució A, B o C. O bé aconseguim veure la gravetat del problema i fem que PB i PC siguin molt baixes, o enfonsarem la vida dels nostres besnéts. Si en teniu ganes, podeu jugar amb aquesta formula i fer proves variant els dos costos CostB i CostC (en relació al primer cost CostA) i les dues probabilitats PA i PB, perquè PC=1-PA-PB. I fixeu-vos que si no actuem aviat i de manera decidida, haurem de fer PA igual a zero…

El seu nom és esperança matemàtica, un nom que ens porta flaires de complexitat. Però si coneixem de manera aproximada les probabilitats, finalment no és més que una esperança aritmètica que podem calcular amb ben poques sumes i multiplicacions. L’esperança matemàtica ens ajuda a prendre bones decisions, i és menys difícil de calcular que el que fem amb un full de càlcul. Aquí teniu els danesos, que han apostat per la descontaminació i les energies netes. Copenhaguen, reconeguda com la ciutat Europea verda 2014, vol ser una ciutat neutra en emissions de diòxid de carboni l’any 2025 i està exportant tecnologia d’energies alternatives (la foto de dalt és justament d’aquesta pàgina web). Els seus habitants han vist que l’esperança matemàtica del que poden guanyar, econòmicament, en salut i en qualitat de vida, és gran i els compensa. La tenim en compte, l’esperança matemàtica, a la ruleta de la vida?

Per cert, Birgitta Jónsdottir diu que Snowden ho ha arriscat tot perquè sapiguem el que passa, i que si guanyen les eleccions i governen a Islàndia li concediran la ciutadania islandesa.

——-

NOTA: Més en concret, l’esperança matemàtica és un concepte de la teoria de la probabilitat. Representa la quantitat mitjana que podem “esperar” com a resultat d’un experiment aleatori quan la probabilitat de cada esdeveniment es manté constant i l’experiment es repeteix un elevat nombre de vegades. L’esperança d’una variable aleatòria discreta es calcula com la suma de la probabilitat de cada possible esdeveniment multiplicat pel valor de l’esmentat esdeveniment. Si apliquem aquest algorisme a l’exemple dels autobusos, podem veure fàcilment que l’esperança matemàtica del temps que tardaré en arribar al meu destí és (2/3)*20 + (1/3)*23 = 63/3 = 21 minuts suposant que arribo a la parada i pujo al primer autobús que arriba. Amb aquesta hipòtesi, la probabilitat de pujar a un autobús de la línia A és 2/3 perquè ha de ser el doble de la probabilitat de pujar a un autobús de la línia B, que ha de ser de 1/3 per a que la suma de probabilitats sigui la unitat. No obstant, i com a darrera observació, cal tenir en compte que si volem afinar més, ens caldrà complementar el valor de l’esperança matemàtica amb una estimació de la dispersió, per allò que ja sabem dels pollastres: si ens diuen que en grup de 10 persones tenen un pollastre per persona en mitjana i no ens diuen res de la dispersió, no podem saber si realment cada u té un pollastre o bé hi ha 9 persones sense res i un darrer privilegiat que s’ha quedat els 10 pollastres. De la mateixa manera, el fet que l’esperança matemàtica en el cas dels autobusos sigui de 21 minuts només ens diu que si fem la mitjana del que hem tardat dia a dia al llarg d’un o dos mesos, ens donarà 21 minuts. El que sempre continuarà essent una incògnita és el temps que tardaré demà (tot i que puc assegurar que es trobarà entre 20 i 23 minuts).

En el cas de la ruleta, si aquesta no té imperfeccions i com hem dit té 37 compartiments o caselles, és clar que la probabilitat que la bola s’aturi en una casella prefixada és de 1/37. El problema de quan aposto pel vermell és que en total hi ha 18 caselles vermelles i 19 no vermelles perquè cal comptar la verda. Per tant la meva probabilitat de guanyar és 18/37 mentre que la de perdre és 19/37. A la ruleta sempre és més probable perdre que guanyar, encara que la diferència és subtil i per tant engrescadora. Com que el meu benefici si guanyo és un euro i en canvi, quan perdo, perdo l’euro que havia apostat, l’esperança matemàtica és 1*(18/37) + (-1)*(19/37) = 18/37 – 19/37 = -0,027 euros

Ja hem fet tard

dijous, 4/12/2014

Aquesta setmana, a Lima, s’està reunint la vintena cimera anual de la ONU sobre el canvi climàtic. He de dir que sóc pessimista, perquè ja sabem que tothom va a la seva i que finalment aquestes reunions de la ONU acaben en ben poca cosa.

Tot plegat és ben trist i molt preocupant. En Xavier Rodó, cap de la unitat d’impacte climàtic de l’Institut Català del Clima (IC3), deia fa pocs dies que caldria no només reduir emissions sinó que cal ser proactius i retirar CO2 de l’atmosfera. Continuava dient que fins i tot si avui s’acordés deixar d’emetre CO2, és a dir, reduir totes les emissions a zero, la temperatura del planeta podria augmentar en uns dos graus durant el segle XXI. No és cap novetat. És el que diuen els darrers informes de l’IPCC, el comitè inter-governamental de la ONU per a l’estudi del canvi climàtic. En altres paraules: ja hem fet tard. Cada dia que passa sense fer el que hauríem de fer, estem empitjorant les condicions de vida dels nostres fills i néts, dels nens que ara tenen menys de deu anys. Podeu pensar que és una afirmació alarmista, però no ho és. Ho diuen tots els escenaris analitzats en els estudis de l’IPCC. Els resultats de la nostra ceguesa i inacció afectaran la vida dels actuals nens durant les darreres dècades del segle XXI.

L’escenari s’ha complicat des fa poc amb les noves tècniques de fracturació hidràulica i de gas d’esquist. El tema és complex. Hi ha una forta discussió sobre si aquest tipus d’extracció pot afectar el medi ambient per la fuita a aigües subterrànies de productes químics i residus, així com per l’alliberament de gasos d’efecte hivernacle durant l’extracció. Però el que sí és clar és que, amb el model econòmic actual, és una manera rentable a curt termini que permet continuar l’extracció de petroli durant algunes dècades, a un cost total que ningú ha analitzat. Més combustibles fòssils, més emissions, menys inversió per a la recerca en renovables, més independència energètica dels Estats Units, menys guerres a Iran i Irak. Més pa fàcil per avui i molta menys qualitat de vida per als nostres besnéts. Això sí: és la felicitat a curt termini per als Estats Units. S’estima que la generalització d’aquest mètode ha augmentat les seves reserves provades de gas a prop d’un 40% en quatre anys. Però la pregunta que es feia ja fa tres anys el New York Times és si aquesta extracció basada en gas d’esquist o de lutita és rentable. I la resposta que trobem al mateix article és que es tracta probablement d’un sistema no rentable a mig termini, d’una bombolla que podria ser semblant a la de les empreses “punt-com”. Hi ha qui ho té molt clar.

Cada cop hi ha més veus que diuen que les teories econòmiques actuals són incorrectes, i que cal canviar la manera de calcular el valor dels productes. En un món globalitzat, cal pensar, decidir i regular de manera global. El cost dels combustibles fòssils no és el de la seva extracció i distribució. El seu cost (i el seu preu) hauria de ser molt més elevat. Hauria d’incloure el cost de la captura de tot el diòxid de carboni que produiran quan es cremin, a més d’un sobrecost addicional per a reduir la concentració actual de CO2 a l’atmosfera. Caldria construir plantes de captura de diòxid de carboni, i caldria una decidida inversió en recerca per tal de trobar nous sistemes de captura que siguin més eficients, amb costos que sembla lògic imputar als actuals combustibles fòssils per tal de netejar tan els seus efectes com el que hem anat contaminant durant el segle XX. El sistema econòmic actual, en canvi, mira a curt termini i afavoreix els especuladors. Fa poc, en Josep Maria Lozano deia que les notícies d’economia, atès el llenguatge que utilitzen, haurien d’anar a la secció de meteorologia: ara ve una depressió, ara hi ha una sequera de crèdit, ara vénen bones expectatives, ara ens arriba una congelació alemanya. Un llenguatge destinat a convertir el fets econòmics en esdeveniments cíclics inevitables. Deia que cal retornar a un espai on es deliberi sobre com volem viure i sobre què és una societat justa. D’altra banda, en Josep Ramoneda deia que els humans som els únics animals capaços de crear ficcions (com el dret i l’economia) i creure-hi com si fossin reals, tot observant que els juristes i els economistes estan monopolitzant el debat públic, en un procés en el que probablement ens quedarem sense ànima.

Hi ha qui creu que el canvi climàtic és causat, al menys en part, per les nostres emissions, i hi ha qui ho nega. Però en el món científic, en el món dels qui són lluny dels grans interessos econòmics, els segons són cada cop menys nombrosos. En tot cas, tenim només dues opcions, perquè les altres portes, menys agressives, ja les hem anat tancant amb la nostra praxis durant les darreres dècades. O bé continuem amb el model econòmic actual amb objectius a curt termini, o bé passem a un model econòmic que consideri les condicions de vida dels nostres néts i l’estat del planeta a finals del segle XXI. Si fóssim capaços de canviar el xip i pensar en objectius a llarg termini, hauríem d’incloure els costos ambientals i els costos de reducció del percentatge de CO2 en els preus de l’energia. I el canvi el notaríem ben aviat: encariment fortíssim dels combustibles fòssils, increment de les renovables, modificació progressiva del “mix” o barreja energètica, estalvi energètic per part de tots nosaltres, desaparició (per no rentables) dels sistemes de fracturació hidràulica, increment de la generació domèstica i local, cotxes i transport elèctric i un canvi copernicà en els actuals paràmetres econòmics. Si no hom fem ben aviat, ens estalviarem uns dinerets, però passarem una factura exponencialment més gran als nostres néts i besnéts. Som en plena agonia de l’era del petroli. A veure si en sabem sortir ben parats…

Per cert, en Kenneth Boulding deia que “qui cregui que un creixement infinit és compatible amb un planeta finit, és que o està boig o és un economista”.

L’energia lenta

dijous, 28/11/2013

EnergiaLenta_Plantes.jpg  La planta de la foto de l’esquerra té set. És clar que li falta aigua. La rego, i al cap d’una estona torna a lluir. Entre les dues fotos que veieu aquí al costat només han passat unes poques hores i una regada. La capacitat de les plantes per sobreviure en condicions adverses i per refer-se és admirable.

Hi ha quelcom de sugerent en aquestes fotos, oi? Ens parlen de la capacitat de supervivència i d’adaptació i de l’energia vital de les plantes. Però també (i aquí reconec que em surt la meva inclinació mecànica i física) ens parlen d’energia. L’aigua del reg alimenta les fulles de la planta, que aquell dia van tornar a quedar brillants i vigoroses. Van passar d’estar pansides a quedar fortes i tenses. No em vaig poder estar de fer unes quantes mesures. Cada fulla pesa uns 2 grams, i el centre de gravetat de cada una d’elles havia pujat uns 5 centímetres. Mentre les fulles augmentaven la seva vitalitat, també creixia la seva energia mecànica, l’energia potencial. La física ens diu que l’energia que cal per a fer pujar qualsevol objecte és el producte del seu pes per l’increment d’alçada. Si la planta té 1000 fulles, el pes total de totes elles és de 2 quilos i és fàcil veure que l’energia que cal per passar de la situació de la foto de l’esquerra a la de la foto de la dreta és justament d’un Joule, la unitat física d’energia. Estem davant d’un fenomen de revitalització, però també davant d’un ascensor vegetal que ha fet pujar totes les fulles.

El procés és lent però energètic. El centre de gravetat de totes les fulles ha pujat, arrossegant també les formigues i insectes que estaven a les fulles, tot portant-les cap amunt. Si haguéssim gravat un vídeo amb càmera molt lenta, amb trípode i fent una foto per exemple cada deu minuts, podríem observar tot el moviment de les fulles des d’una foto a l’altra en pocs segons i tindríem la impressió que la planta té muscles, com els animals. Les plantes es mouen, fan força i no és agosarat dir que tenen “muscles vegetals” que fan pujar les fulles. La diferència bàsica és l’escala de temps, que en les plantes és unes 20 mil vegades més lenta que en els animals. Els arbres i plantes són lents però forts i tossuts. Penseu en les esquerdes que poden arribar a fer en les parets i paviments.

D’on surt l’energia que tensa les fulles pansides? D’on ha sortit aquest Joule que ha calgut perquè la planta passés de l’estat en què estava a la foto de l’esquerra al de la foto de la dreta? Qui aporta l’energia que cal per a bombejar l’aigua i els nutrients de les arrels fins les fulles dels arbres centenaris i de les sequoies? Us ho heu preguntat alguna vegada? Podem pensar, donar-li voltes i fer teories. Però l’actitud científica davant d’un fet que no entenem es basa en fer experiments. Els científics accepten les noves teories només si han estat constatades amb experiments. En el logo centenari de la Royal Society podem trobar la frase “nullius in verba“, que no és més que un avís per a no fiar-nos dels mites i de les creences. Podríem traduir-la per “no et fiïs del que et diu ningú”, fes experiments.

En el nostre cas, i permeteu-me l’agosarament d’un enginyer que s’atreveix a parlar una mica de la circulació de nutrients i de la saba en els arbres i les plantes, tot va començar amb experiments científics a finals del segle XIX. Per què puja, la saba, de les arrels fins les fulles? Sabem del fenomen de la capil·laritat, però és fàcil veure que les forces de capil·laritat no poden explicar cóm és que la saba de les palmeres acaba pujant desenes de metres per a fer madurar els cocos. I en tot cas no poden explicar d’on surt l’energia, que com sabem no es crea ni es destrueix. El dels cocos és un altre exemple d’energia lenta, força més contundent que el de les fulles pansides d’abans. L’energia potencial que les palmeres acumulen lentament en els cocos es fa palesa quan cauen a terra i la deixen anar de cop. Millor que no us caiguin al damunt. A més de la capil·laritat, la pujada de la saba depèn de dos altres fenòmens, comprovats experimentalment des de ja fa més de cent anys: la pressió radicular i la succió des de les fulles. Agafeu una tomaquera ben regada, talleu-la prop de terra i connecteu hermèticament el tros de tija que surt del terra a un tub de vidre transparent. La pressió radicular farà que l’aigua que puja de les arrels ompli el tub fins més d’un metre d’alçada, com a resultat dels processos de osmosi creats gràcies als compostos en dissolució dins la saba de les arrels. Connecteu ara una de les branques tallades, també hermèticament, a un tub de vidre ple d’aigua i submergit per l’altra banda en un recipient també amb aigua. Si heu tingut la precaució de deixar una part del tub horitzontal i amb alguna bombolleta d’aire, veureu que la branca xucla aigua i que la bombolleta es va movent. És el fenomen de la transpiració-cohesió-tensió, enunciat per Dixon i Joly l’any 1894, que explica d’on ve aquesta energia lenta que cura les fulles pansides i fa arribar la saba als fruits que han de madurar. L’energia de succió ve del Sol: quan els estomes s’obren per a que entri el diòxid de carboni a les fulles, s’evapora aigua. Aquesta transpiració redueix l’aigua de les fulles i fa que xuclin saba, perquè la forta cohesió entre les molècules d’aigua les fa comportar com una cadena. Les molècules d’aigua de les fulles estiren de la cadena, xuclant i fent que arribi més aigua des de les branques. L’energia lenta de les plantes és solar.

És bonic quan diferents disciplines connecten entre si. El mecanisme de transpiració-cohesió-tensió de Dixon i Joly continua essent la teoria més acceptada, tot i que els científics actuals també creuen que el mecanisme és força més complex. El que també tenen clar és que l’energia surt del Sol. D’altra banda, han sorgit models “elèctrics” del transport de la saba, força acurats, que parlen de la llei d’Ohm dels vegetals. Les fibres vegetals són les resistències, i el model de circuit elèctric es bifurca a cada branca. Un dels pols és a les arrels i l’altre connecta totes i cada una de les fulles cap al cel i el Sol. El voltatge és la diferència de pressió en els vasos transmissors, produïda per l’osmosi, pel Sol i per la succió de Dixon-Joly, i la intensitat és el flux de la saba. Tot es relaciona. Els biòlegs acaben utilitzant teories clàssiques de la física i els enginyers i científics podem aprendre molt si observem i entenem els mecanismes que regeixen la circulació de la saba a les plantes.

En tot cas, els mecanismes que regeixen el transport de la saba i dels nutrients en els vegetals encara no són del tot clars. Com ja comentàvem abans, el mecanisme és complex i difícil d’entendre, perquè és degut a una barreja de diversos fenòmens. Podem mesurar la pressió dins les fibres de transport, les fibres del xilema. Però no sabem si el resultat del que mesurem és degut a la pressió radicular o bé a la succió de les fulles. Per acabar-ho d’adobar, tant els mecanismes com els valors són diferents en diferents espècies vegetals: la pressió radicular és d’uns 145 quilo Pascals en la “vitis riparia” i és quasi nul·la en d’altres plantes. I els vegetals han trobat solucions molt diverses per a resoldre el problema de la cavitació, que apareix quan – en situacions extremes – es trenca la circulació de la saba i s’hi formen bombolles. Les coníferes, ja al Juràssic, van crear estructures similars a vàlvules que poden aïllar els elements que la cavitació ha fet inservibles, mentre que els aurons generen nous conductes de transport de saba cada primavera per a no tenir que utilitzar els vells, que han quedat plens de bombolles de cavitació produïdes durant les gelades de l’hivern. I les angiospermes tenen vasos en el teixit de xilema, units amb petites perforacions que no deixen passar aquestes bombolles. Aquests vasos són com canonades i poden arribar a tenir longituds de deu metres i diàmetres de mig mil·límetre. I el que sí és clar és que a mesura que anem experimentant i mesurant ens trobem més complexitat i diversitat. Tenim moltes teories, i encara molts dubtes.

Per cert, en Mario Livio diu que encara que el dubte moltes vegades es considera un signe de feblesa, de fet és és un dels principis essencials de la ciència, a més de ser un mecanisme molt efectiu de defensa.

Energia, costos i sostenibilitat

dimecres, 25/09/2013

Els_Tres1.jpg Hi ha qui defensa que l’Estat no ha de subvencionar les energies renovables, perquè considera que el mercat és el que finalment ha d’acabar definint el que és rentable i el que no ho és. És una opinió vàlida però no és pas la única. El contrapunt em va venir d’un amic, expert en temes d’energia, que em va exposar un enfoc força diferent. Els Estats ja estan subvencionant molt fortament les energies convencionals fòssils i un bon nombre d’indústries relacionades, i ho estan fent en una mesura molt més gran que l’import dels ajuts que fins ara anaven a les renovables i que ara volen suprimir. Les subvencions dels Estats a les energies convencionals, són subvencions per omissió. No es persegueix prou les industries contaminants, i els gravàmens a les emissions són clarament insuficients. No ho diu només el meu amic. Una persona tan poc sospitosa com en Mark Lewis, cap del departament de recerca en emissions de carboni del Deutsche Bank, explica que les industries que emeten diòxid de carboni sense pagar per aquest cost ambiental i sense repercutir-lo en el preu dels seus productes, de fet estan rebent un subsidi. Diu també que pensar en nous impostos ambientals no és afegir-ne de nous, sinó eliminar aquest subsidi que ara reben les industries contaminants.

Justament aquests dies, a Estocolm, s’està reunint un dels grups de treball del Panell Internacional pel Canvi Climàtic de les Nacions Unides, l’IPCC. A finals d’any sabrem les seves conclusions sobre l’estat del nostre planeta, i l’any vinent coneixerem el seu cinquè informe, l’anomenat AR5.

L’actualitat, a més de la reunió a Estocolm, ens ve de la mà de la ciència i de la revista “Nature“. Aquesta prestigiosa revista dedica el seu darrer número justament al IPCC. En el seu editorial de fa pocs dies, Nature comenta el difícil que és fer prediccions científicament contrastades en un sistema tan complex com és el de la Terra. De fet, i segons dirà el proper informe de l’IPCC, l’únic que s’ha pogut concloure és que si incrementéssim la concentració de diòxid de carboni a l’atmosfera fins el doble de l’actual, acabaríem causant un escalfament global d’entre 1,5 i 4,5 graus de temperatura. És un interval gran, que ens dóna una idea del grau d’incertesa de les actuals estimacions, si volem que siguin científicament correctes. Però l’editorial també diu que els governants, que reben els informes del IPCC, han fet molt poc en el sentit de reduir les emissions; i que no sembla que tinguin massa pressa en fer-ho. Continua dient que és ben conegut que les emissions d’efecte hivernacle estan canviant el clima, que ja estem veient els efectes, i que en veurem més. Afirma que és un problema social molt rellevant, que requereix immediata atenció. D’altra banda, el darrer informe de WWF parla també de la reunió del IPCC i va en el mateix sentit. WWF recorda que el sector energètic és en part responsable del canvi climàtic, i espera que aquest nou informe del IPCC analitzi les conseqüències que es deriven de l’ús dels combustibles fòssils. Per cert, cada cop hi ha més empresaris com en Jeremy Leggett que diuen que parlar de l’abundància de combustibles fòssils és un mite i que continuar utilitzant-los és un risc, com explica en el seu blog a “The Guardian.

La conclusió dels científics i experts és que el cost actual de l’energia no és ni real ni correcte. Caldria tenir en compte l’EROI, i a més caldria tenir en compte els costos ambientals. Estem èticament obligats a utilitzar models sostenibles per als càlculs dels costos. El concepte és clar, i quan l’apliquem, veiem que les energies renovables acaben essent més barates que les fòssils. Un cost energètic sostenible és un cost que inclou tot el que cal per tal d’assegurar que quan morim, no deixarem la Terra en un estat pitjor del que ens va ser donat. El nostre deure és garantir que els nostres néts no viuran pitjor que nosaltres. Aquest és el significat profund de la paraula sostenibilitat. Així com, quan deixem un espai public, se’ns demana que el deixem tal com l’hem trobat, deixar el nostre planeta en pitjors condicions és immoral. Deixar-lo bé i endreçat té un cost, però l’hem de pagar. De veritat volem mantenir un fals progrés que acabarà passant els problemes als nostres néts i besnéts?

Hi ha països que es mouen més que d’altres. Els alemanys volen ser líders en renovables i actuen en conseqüència. Consideren que per a que el sistema sigui sostenible és necessari que el conjunt d’energies alternatives com la solar, l’eòlica, la biomassa i la hidràulica l’any 2022 sigui d’un 35% del total consumit. A més, per exemple, Alemanya lidera una associació de deu països amb l’objectiu de potenciar les energies renovables (en el grup hi ha França, el Regne Unit o el Marroc, però podeu veure que no tothom hi és). França vol ingressar 6.500 milions d’euros entre el 2015 i el 2016, gràcies a un impost especial sobre energies contaminants. L’any 2016, l’impost gravarà amb 22 euros la tona d’emissió de diòxid de carboni. Mentre tant, les estadístiques d’Idescat són esgarrifoses: el nostre consum d’energies renovables és de l’ordre de la meitat de la mitjana europea. Hi ha qui s’ha posat les piles i hi ha qui prefereix tancar els ulls i anar seguint tot fent-la grossa.

Com diu en Gustavo Duch, en realitat el que tenim és un model econòmic que insta a guanyar diners per sobre de les capacitats del planeta. Estem gastant i malversant diners que no són nostres, perquè anem creant problemes que hauran de pagar els nostres néts.

Què volem fer? Ens apuntem a la política de fer la bola més grossa i passar-la als nostres descendents, tot oblidant que el cost de l’energia ha de ser sostenible? O bé ens decidim d’una vegada a invertir en recerca i renovables i a fer una política activa d’estalvi, reconversió energètica i reducció d’emissions contaminants? Continuem inflant la bombolla ambiental, anem a remolc de les grans empreses i acceptem que penalitzin amb un impost la generació energètica per a consum privat, o ens apuntem a iniciatives innovadores com la de l’energia distribuïda que ens proposa l’Antoni Vives? Pensem només en nosaltres, o pensem què és el que volem deixar en herència als nostres besnéts?

Per cert, Josep Carreras diu que, després de la seva curació, va decidir que havia de retornar a la vida i a la ciència allò que li havia donat quan més ho necessitava. Però els nostres polítics ni prioritzen la ciència ni inverteixen en recerca. Aixi anem.