El intento de retrasar la degradación entrópica de la energía

Ecologistas en acción - Cambiar las gafas para mirar el mundo

La segunda ley de la termodinámica (ley de la entropía) pone de manifiesto que en un determinado proceso que absorbe energía para realizar un trabajo se produce una transformación cualitativa de dicha energía hacia un estado de mayor desorden.

La termodinámica muestra que la energía misma no desaparece, pero en cada proceso en el que realiza un trabajo resulta irreversiblemente transformada. La energía de alta calidad y baja entropía, la que es capaz de desarrollar un trabajo, se transforma con el tiempo. Es más fácil que un vaso se rompa a que los cristales rotos se vuelvan a juntar, más sencillo desordenar una mesa que ordenarla. Del mismo modo, la energía se degrada y las cosas se desmoronan para no recomponerse más. Éste es un hecho insoslayable, una ley de la naturaleza.

Un trozo de carbón constituye una fuente de energía ordenada capaz de realizar un trabajo. Después de quemarlo en una máquina, esta energía desarrolla un trabajo y se disipa en forma de calor. El calor disipado constituye una forma de energía degradada, que ya nunca más podrá ser utilizada para desarrollar trabajo. Se dice que el trozo de carbón inicial presenta una baja entropía, mientras que el calor tiene alta entropía.

El proceso de degradación entrópica de la energía es irreversible. Si unimos un cuerpo frío con uno caliente, se produce un flujo de calor del segundo al primero. Una vez alcanzada una temperatura igual no es posible reinvertir el proceso. De la misma forma, a partir del calor que genera la combustión de un trozo de carbón no es posible regenerar el trozo original, como no es posible resucitar una célula o una persona que ha muerto.

La vida también está sujeta a la ley de la entropía, pero ha desarrollado imaginativas y curiosas fórmulas para retener al máximo la energía del sol antes de dejarla escapar en forma de calor disipado. La biosfera utiliza el flujo de energía entrante para construir formas complejas de retener la energía antes de que se haga inútil.
Esto se consigue, por ejemplo, a partir de las cadenas tróficas. Una planta (primer nivel trófico) acumula energía en sus tejidos y es comida por un animal (segundo nivel trófico), que a su vez es comido por otro (tercer nivel trófico). Y todos ellos aprovechan esa energía para trasmitir información (código genético), crecer, reproducirse y seguir creando estructuras progresivamente más complejas.

La energía por unidad de tiempo utilizada por un nivel trófico determinado, es siempre menor de la utilizada por un nivel trófico anterior. Fluirá más energía por el primer nivel trófico (plantas) que por el segundo (herbívoros), disminuyendo en el tercero y así sucesivamente. Aproximadamente se considera que la producción neta o energía que fluye por un nivel trófico determinado viene a ser la décima parte de la que fluye por el nivel precedente. Como la energía disponible va disminuyendo, el número de niveles tróficos posibles no supera los cinco o seis, y esto en los casos de ecosistemas más complejos.

Por ello, en los organismos y los ecosistemas, se observa un progresivo incremento de complejidad, de organización, de diversidad y de información como triquiñuela para retrasar la desorganización entrópica. La principal característica que define la vida es precisamente la capacidad de los sistemas vivos de aprovechar parte de la energía captada para generar orden. La vida “es una estrategia de conservación química en un universo que tiende a la pérdida de calor y a la muerte térmica”.

Edwin Schrödinger, en su libro ¿Qué es la vida?16, basaba el funcionamiento de la misma en dos cuestiones: la información contenida en un código químico, y su capacidad para frenar la tendencia universal al desorden, es decir a la disipación de energía. De forma que sólo cuando el ser vivo muere, o se produce una destrucción total del ecosistema, se da esta degradación entrópica dentro de él. Así, cualquier ser vivo o ecosistema tiene como principal propósito la supervivencia, evitando su desorganización a través del metabolismo.

La diversidad de estructuras vivas que ha creado la naturaleza para retener energía y para retrasar la disipación es impresionante y motivo suficiente para sentir orgullo de ser parte de esta dinámica de la biosfera. Prigogine denominó a estas formas vivas estructuras disipativas18. Una estructura disipativa es cualquier sistema que mantiene su función mediante la asimilación de energía útil y la disipación de energía inútil (normalmente calor).

El sistema económico actual ignora los principios de la termodinámica y constituye un verdadero acelerador entrópico. Consume cantidades ingentes de energía fósil de baja entropía que ya nunca más estará disponible; desordena las complejas estructuras de los suelos y de los ecosistemas, destruyendo la arquitectura natural que asegura la reproducción de la vida; simplifica las cadenas tróficas que aseguran el flujo de la energía solar antes de que se pierda irremediablemente por disipación; rompe los grandes ciclos biogeoquímicos impidiendo el reciclado de los materiales finitos y alterando las bases reguladoras del clima…

En buena parte, la crisis ecológica y social de nuestro tiempo viene dada por el incremento de entropía en la biosfera, causado por un sistema tecnoindustrial que opera a espaldas de las leyes de funcionamiento de la termodinámica y además debilita o destruye los mecanismos de reducción de la entropía de la propia vida, tal como ocurre con la pérdida de biodiversidad, la erosión de suelos o las deforestaciones.

Extraído del libro ‘Cambiar las gafas para mirar el mundo’. Yayo Herrero, Fernando Cembranos y Marta Pascual (Coords.). Libros en acción.