Energía nuclear en Colombia: "Renacimiento global y disputas sin resolver”

Escrito por: Andrés Espitia *

Imagen tomada de https://energiasdemipais.educ.ar/edmp_lecturas/la-energia-nuclear/ (s.f.)

En esta primera entrega de dos publicaciones, adentraremos a los lectores sin conocimientos en física nuclear a un debate que se viene acelerando en buena parte del mundo por cuenta del cambio climático antropogénico: El resurgir de la energía nuclear como fuente de energía alternativa con bajas emisiones de carbono.

De acuerdo al Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (ECMWF), el año 2023 fue especialmente preocupante por superar el tope de 1,5 °C durante casi la mitad del año respecto a los promedios de temperatura de época preindustrial (1850-1900) [6], señalando inclusive que, ya en enero de 2024 se obtuvo un registro promedio para los 12 últimos meses hasta ese entonces que superaron los 1,5 °C en relación al periodo de medición 1850-1900 [7]. Tal escenario puede llegar a entenderse como un evidente fracaso frente al objetivo optimista de El Acuerdo de París[1] que está cerca de incumplirse de manera casi segura después de solo 8 años de establecerse, y cuyos efectos empiezan a ser más que evidentes en más regiones del planeta [8] [9] [10].

En este punto es necesario saber que la energía nuclear se basa en el fenómeno físico descrito como fisión que, en términos simplificados, es la división del núcleo de un átomo pesado por la acción de una partícula subatómica conocida como neutrón, específicamente dirigida hacia dicho núcleo. Tal división implica la formación de nuevos núcleos (por lo tanto, nuevos átomos y nuevos elementos químicos) comparativamente más estables que, a su vez, inciden sobre otros núcleos potencialmente fisionables para generar una reacción en cadena que involucra la liberación de importantes cantidades de energía en forma de calor y radiación ionizante[2] [11].

Vale aclarar que, en el mundo dónde todo está compuesto por átomos, solo un grupo reducido de determinados elementos químicos cumplen con las características de emitir radiación ionizante (elementos radiactivos) y más restrictiva aún es la lista de elementos químicos a los que se les puede inducir un proceso de fisión. De hecho, en la actualidad, se destaca un isótopo concreto para proyectos comerciales (económicamente viables y operativos): Uranio-235, siendo otras alternativas bastante menos usadas o aún en proceso de desarrollo para su aprovechamiento a escala industrial [12].

No obstante, la presencia de uranio en la corteza terrestre y la gran cantidad de energía generada por la fisión nuclear, ha permitido un aprovechamiento de esta reacción para su uso en la calefacción y provisión de energía eléctrica para ciudades, comercios e industrias, principalmente de países industrializados, desde la segunda mitad del siglo XX.

Ahora bien, el gran talón de Aquiles de este tipo de energía recae en la radiación ionizante que se genera, pues ésta es capaz de desestabilizar la estructura molecular de células vivas, particularmente de estructuras moleculares como el ADN, indispensable para el funcionamiento de células, tejidos, órganos y funciones sistemáticas de organismos vivos. Tal radiación sucede en tres momentos fundamentales: 1) Durante el enriquecimiento de Uranio[3] 2) Durante la fisión nuclear en la etapa operativa de la planta (cuando está generando energía) y 3) Durante la gestión de los residuos nucleares [13]. Para este último escenario, es necesario precisar que la reacción en cadena que caracteriza la fisión nuclear, pierde de manera progresiva su capacidad para generar energía térmica (calor) aprovechable, ya sea en la generación de energía eléctrica y su posterior transmisión o en calefacción para ciertas industrias y ciudades.

A pesar de esto, los niveles de calor y de radiación ionizante residuales siguen siendo peligrosas para la salud humana y la de muchos otros seres vivos, y lo seguirán siendo por décadas, siglos, milenios y hasta millones de años más [14] [15], siendo este último el aspecto más problemático y controversial de la energía nuclear en combinación con la radiación ionizante.

Es precisamente por estas características que, en la memoria colectiva mundial aún prevalece la muerte de la gran científica Marie Curie Slodowska, científica de origen polaco y descubridora de la radiactividad que falleció por su exposición a la radiación ionizante de elementos químicos radiactivos, o de otros incidentes como la explosión de la planta nuclear de Chernóbil (Ucrania) en el año 1985 y el accidente de la planta nuclear de la ciudad de Fukushima en Japón del año 2011. Además de estos eventos es común que en las mismas naciones que han liderado la producción de este tipo de energía, hayan surgido movimientos antinucleares [16].

Pero, volvamos al principio de esta columna. Con semejantes riesgos asociados a radiactividad (radiación ionizante), ¿por qué la energía nuclear está de regreso en los debates y políticas de la lucha contra el cambio climático antropogénico?

Aquí las razones: lo primero, es que la fisión nuclear de la que hemos estado hablando no genera ningún gas de efecto invernadero (GEI), como sí lo hacen otras tecnologías de generación de energía, especialmente las basadas en combustión (quema) de combustibles fósiles. Por lo que las emisiones asociadas a calentamiento global durante las operaciones para la generación de calor y electricidad a través de reactores nucleares son bajas y solo se generarían algunas cuantas emisiones de GEI asociadas a otras etapas del ciclo de vida de este tipo de proyectos (minería de uranio, logística, construcción, transmisión de energía, mantenimientos, desmantelamiento de la planta nuclear y su gestión de residuos). Esto hace a las plantas de energía nuclear considerarse como tecnologías bajas en emisiones de carbono tan competitivas o, incluso más competitivas si se comparan las emisiones de CO2-equivalente[4] de otras fuentes de energía consideradas de bajas en emisiones de carbono como la solar o eólica [17] [18] [19].

Lo segundo, es que la tecnología de fisión nuclear y las respectivas plantas nucleares asociadas a esta tecnología, es, por mucho, la más eficiente hasta el momento en comparación a cualquiera de las otras tecnologías para generar energía, incluidas las popularmente conocidas como energías renovables (solar, eólica, mareomotriz, etc.).

Es decir, la energía que se obtiene de reactores de fisión nuclear es significativamente más grande en relación a la energía que se invierte en la extracción, producción y utilización comercial de energía proveniente de este tipo de reactores en comparación a cualquiera de las otras tecnologías actuales para generar electricidad y/o calefacción [20]. Esta característica es la más atractiva de todas, pues es la que explica, en parte, las relativamente bajas emisiones de CO2-equivalente por KW/h[5] que algunos estudios científicos han publicado junto con otros beneficios ambientales que abordaremos en la segunda parte, pues tal condición de eficiencia no ha sido demostrada en todos los contextos ni en todos los momentos.

Es así como en el escenario internacional ha surgido una nueva ola para impulsar la energía nuclear de la mano de un amplio gremio de ingenieros y científicos nucleares, lo cual se ha traducido al mismo tiempo en una serie de “apoyos” políticos por parte de autoridades y líderes mundiales como los parlamentos, gobiernos e instituciones de política energética de la Unión Europea, China, Rusia, los Estados Unidos y muchos otros países [21], incluidos varios en el sur Global, no exentos de debates y reservas dentro de la sociedad civil.

Finalmente, en la segunda parte de esta columna abordaremos elementos más precisos sobre este tema que aún sigue sin resolverse. De la mano de una tecnología que llega con extendidas estrategias de posicionamiento y lobby en las discusiones de política energética globales para el cambio climático, incluida Colombia [22], no es claro aún si las ventajas en materia de emisión de GEI de las tecnologías de fisión nuclear valen la pena frente a los riesgos para la vida y la salud que representan los residuos y otros riesgos nucleares, más aún en países con dificultades estructurales de gobernanza, transparencia y gestión de riesgos, en dónde la balanza para introducir este tipo de tecnologías puede llegar a resultar desfavorable en relación a otras tecnologías de bajas emisiones de carbono para la generación de energía.

Referencias

[1] El Acuerdo de París es un acuerdo dentro del marco de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático que establece medidas para la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) causadas por las actividades humanas (antropogénicas) limitar el calentamiento global a menos de 2 grados Celsius (°C), con esfuerzos para limitarlo a 1.5 °C, en comparación con los niveles preindustriales. ​

[2] La radiación ionizante se compone de Partículas subatómicas (neutrones, electrones, positrones) u ondas electromagnéticas con la suficiente energía para remover electrones de sus átomos y, así, formar iones (átomos con carga eléctrica).

[3] El enriquecimiento de Uranio consiste en aumentar la proporción, de manera artificial, los isótopos de Uranio-235 en el Uranio extraído de la corteza terrestre, ya que este último suele componerse mayoritariamente del isótopo U-238, el cual no es fisionable mediante bombardeo con partículas subatómicas.

[4] CO2-equivalente por KW/h es la unidad de medida normalizada para calcular y comparar las emisiones de GEI por KW/h de electricidad generada.

[5] KW/h es la unidad que mide la tasa a la cual se consume o genera energía (KW) por una unidad de tiempo (hora).

 [6] Copernicus: 2023 is the hottest year on record, with global temperatures close to the 1.5°C limit. (s. f.). Copernicus. https://climate.copernicus.eu/copernicus-2023-hottest-year-record

[7] Warmest January on record, 12-month average over 1.5°C above preindustrial. (s. f.). Copernicus. https://climate.copernicus.eu/warmest-january-record-12-month-average-over-15degc-above-preindustrial

[8] Espinoza, JC., Jimenez, J.C., Marengo, J.A.et al. The new record of drought and warmth in the Amazon in 2023 related to regional and global climatic features. Sci Rep 14, 8107 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-58782-5

[9] Shehzad, K. (2023). Extreme flood in Pakistan: Is Pakistan paying the cost of climate change? A short communication. Science of the Total Environment, 880, 162973. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162973

[10] Revich, B. A., Eliseev, D. O., & Shaposhnikov, D. A. (2022). Risks for Public Health and Social Infrastructure in Russian Arctic under Climate Change and Permafrost Degradation. Atmosphere, 13(4), 532. https://doi.org/10.3390/atmos13040532

[11] Open Knowledge Wiki - Fundamentals of Nuclear Power. (s. f.). https://nucleus.iaea.org/sites/graphiteknowledgebase/wiki/Guide_to_Graphite/Fundamentals%20of%20Nuclear%20Power.aspx

[12] International Atomic Energy Agency. (2020). World Energy Outlook - Nuclear Power. Retrieved from https://www.iaea.org/energy/nuclear-power-and-the-energy-transition/world-energy-outlook-nuclear-power

[13] National Research Council. (2006). Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation: BEIR VII Phase 2. National Academies Press.

[14] IAEA. (2011). Disposal of radioactive waste. IAEA.

[15] National Nuclear Data Center. (n.d.). NuDat 2 Database. Brookhaven National Laboratory. Retrieved May 21, 2024, from https://www.nndc.bnl.gov/nudat2/

[16] Kitschelt, H. (1986). Political Opportunity Structures and Political Protest: Anti-Nuclear Movements in Four Democracies. British Journal of Political Science, 16(1), 57-85. doi:10.1017/S000712340000380X

[17] Guidi, G., Violante, A. C., & De Iuliis, S. (2023). Environmental impact of electricity generation technologies: A comparison between conventional, nuclear, and renewable technologies. Energies, 16(23), 7847. https://doi.org/10.3390/en16237847

[18] Turconi, R., Boldrin, A., & Astrup, T. (2013). Life cycle assessment (LCA) of electricity generation technologies: Overview, comparability and limitations. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 28, 555–565. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.08.013

[19] Varun, Bhat, I. K., & Prakash, R. (2009). LCA of renewable energy for electricity generation systems—A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13(5), 1067–1073. https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.08.004

[20] Weissbach, D., Herrmann, F., Ruprecht, G., Huke, A., Czerski, K., Gottlieb, S., & Hussein, A. (2018). Energy intensitites, EROI (energy returned on invested), for electric energy sources. EPJ web of conferences, 189, 00016. https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900016

[21] Nuclear power 10 years after fukushima: The long road back. (2021, marzo 11). Iaea.org. https://www.iaea.org/newscenter/news/nuclear-power-10-years-after-fukushima-the-long-road-back

[22] Soler, D. M. (s/f). ¿Cuándo tendría Colombia centrales de generación nuclear? Esto dice el Plan Energético. Portafolio.co. Recuperado el 21 de mayo de 2024, de https://www.portafolio.co/energia/energia-nuclear-se-preve-que-a-2035-colombia-ya-tendria-reactores-para-la-transicion-energetica-604878

*MSc. Ingeniero Ambiental de la Universidad de los Andes e investigador del Centro de Investigación de Cambio Climático (CICC) de la Fundación Grothendieck.

Correo: ea.espitia2644@uniandes.edu.co

LinkedIn: www.linkedin.com/in/ andresespitiav