Art Berman explica de modo simple y comprensible la Ley de la Entropía [*]

Equipo La Ventana Ciudadana

Columnista invitado: Art Berman Art –un consultor energético atípico por su lenguaje franco, directo y sin rodeos–, es geólogo y experto en la crisis de la energía acuciada por la declinación de la producción en los yacimientos de petróleo y, además, es profesor adjunto en la Universidad de Houston, Texas. Cuarenta años de experiencia en geología petrolera y sus conocimientos en historia de Oriente Medio combinada con su profundo conocimiento del mercado, lo avalan como referente mundial en estos temas.

La ‘tasa de entropía’: el coste físico oculto de la tecnología ^[*]

Por Art Berman

La tecnología suele considerarse el motor definitorio de la modernidad y, para millones de personas, casi un artículo de fe. En esta teología secular, el progreso es el evangelio, la innovación el sacramento y el avance tecnológico el milagro que se espera resuelva problemas que van desde el cambio climático y las enfermedades hasta la pobreza y la escasez de recursos.

La expansión del crecimiento tecnológico, económico y material en los últimos 200 años es la mayor de la historia de la humanidad. El problema radica en que el crecimiento añade complejidad, y la complejidad requiere energía para crearse, mantenerse y renovarse. La tecnología puede aumentar la eficiencia, pero esas ganancias no son gratuitas; existe un coste físico que el dinero no puede eliminar.

Utilizo el término «tasa de entropía» (“entropy fee”), como abreviatura del coste físico inevitable de crear y mantener una complejidad organizada: el aporte continuo de energía y materiales utilizables, acompañado de su inevitable degradación y dispersión.

¿Qué es la entropía (entropy)? Es una palabra que se utiliza con frecuencia pero que rara vez se comprende bien. En su forma más sencilla, la entropía describe el grado de concentración o dispersión de la energía y la materia, así como las distintas formas en que pueden organizarse.

Observemos las tres cajas que aparecen a continuación. En la caja 1, las partículas están concentradas en un lado. Existen relativamente pocas formas de organizarlas manteniéndolas concentradas, por lo que se trata de un estado de baja entropía. Si se retira la barrera de líneas discontinuas, las partículas se dispersan y se mezclan, como en la caja 2. Finalmente, quedan dispersas por todo el recipiente, como en la caja 3. Hay muchísimas más formas de que las partículas estén dispersas que concentradas; por tanto, el estado de dispersión es abrumadoramente más probable. Esa es la idea fundamental de la entropía: los sistemas tienden a evolucionar hacia estados que pueden configurarse de muchas más maneras.

Lo importante es que nada ha desaparecido. Las partículas siguen ahí, del mismo modo que la energía permanece presente cuando aumenta la entropía. Lo que cambia es su concentración y su capacidad para realizar un trabajo útil. Una taza de café caliente se enfría porque su energía térmica concentrada se dispersa en la habitación. La energía se conserva, pero una vez que el café y la habitación alcanzan la misma temperatura, esa energía ya no puede realizar el mismo trabajo útil. La entropía es el precio de toda transformación real de energía.

Este principio se aplica directamente a los combustibles fósiles que impulsan la civilización moderna.

Figura 1. ¿Qué es la entropía? Fuente: Labyrinth Consulting Services, Inc.

Hoy en día, prácticamente todos los aspectos de la vida cotidiana —desde la alimentación y la vivienda hasta los viajes y la comunicación— dependen de un flujo continuo de energía concentrada y electricidad para sostener el metabolismo de la civilización moderna. Alrededor del 80 % de esa energía primaria todavía proviene de combustibles fósiles.

Los combustibles fósiles son reservas concentradas de energía química libre con una capacidad extraordinaria para realizar trabajo útil. Al quemarlos, parte de esa energía se convierte en trabajo mecánico o electricidad, mientras que el resto acaba dispersándose en forma de calor. El combustible mismo se transforma mayoritariamente en CO₂ y agua, dispersándose en el medio ambiente.

La energía se conserva, pero su capacidad para realizar trabajo útil disminuye a medida que aumenta la entropía. Esa es la versión física de la progresión que va de la casilla 1 a la casilla 3 en la Figura 1.

Por tanto, la entropía describe una tendencia fundamental que va de la concentración hacia la dispersión. A escala local, la civilización avanza en la dirección opuesta. Concentramos minerales para obtener metales, ensamblamos materiales para crear máquinas y edificios, movemos cadenas de suministro a través de continentes y organizamos la materia en sistemas tecnológicos cada vez más complejos. Nada de esto infringe la segunda ley de la termodinámica, ya que mantener ese orden local requiere un flujo continuo de energía aprovechable, al tiempo que se genera aún más entropía en otros lugares.

La tecnología está integrada en cada etapa de este proceso. Nos permite extraer energía, concentrarla, convertirla en trabajo útil, reducir las pérdidas y suministrar más potencia dónde y cuándo la necesitamos.

La tecnología no flota de manera independiente sobre la civilización en forma de invención, innovación o creatividad; está integrada en el metabolismo físico de la civilización. El dispositivo se vuelve más pequeño, la transacción más rápida y el esfuerzo humano menor, pero la red de soporte a menudo se hace más grande y compleja.

La tecnología comprime lo que vemos al tiempo que acelera el flujo de energía y materiales que no vemos.

Ahí reside la trampa. La complejidad en sí misma conlleva un coste de mantenimiento: el precio de la entropía. La tecnología no puede liberarnos de este ciclo, ya que tanto posibilita como depende de un flujo continuo de energía y materiales. Por tanto, la entropía y la complejidad están intrínsecamente ligadas al crecimiento.

Las soluciones tecnológicas a las limitaciones de recursos y medioambientales a menudo añaden nuevos componentes, infraestructuras y dependencias que, a su vez, deben construirse, alimentarse, mantenerse y, finalmente, sustituirse. Cuando dichas dependencias chocan con sus propios límites, se requieren nuevas soluciones tecnológicas. La complejidad se acumula sobre la complejidad, aumentando la carga de mantenimiento del sistema y consumiendo una proporción cada vez mayor de la energía y los recursos utilizables que, de otro modo, podrían destinarse a un mayor crecimiento.

La tecnología puede desplazar el cuello de botella, pero no puede hacer desaparecer el coste de la complejidad.

La Figura 2 ilustra este dilema. El suministro mundial de energía sigue aumentando, pero su tasa de crecimiento porcentual ha descendido considerablemente respecto a niveles anteriores. Esto no significa que la energía en sí misma se esté volviendo escasa. El núcleo del problema radica en la escala: a medida que el sistema crece, mantener la misma tasa de crecimiento porcentual exige incrementos anuales cada vez mayores en el suministro de energía.

Figura 2. El suministro mundial de energía primaria aumenta, pero su ritmo de crecimiento se desacelera. La expansión de las fuentes de energía fósiles y no fósiles ha impulsado el crecimiento del suministro —que venía disminuyendo— durante la última década, aunque sin alcanzar los niveles de épocas anteriores. Fuente: Our World in Data.   ————————————————————————————————————————————————-

Dado que los combustibles fósiles representan una parte tan importante del flujo energético de la civilización, ¿acaso su sustitución por energías renovables no reduciría el coste entrópico? Teóricamente, sí. La energía solar fotovoltaica, la eólica y la hidroeléctrica aprovechan flujos de energía natural que se renuevan continuamente y pueden generar electricidad sin las pérdidas por conversión térmica inherentes a la combustión. Se trata de una ventaja termodinámica importante.

Sin embargo, existe un inconveniente. La energía solar y la eólica son flujos energéticos relativamente difusos y variables. Captarlas, concentrarlas y distribuirlas a la escala y con la fiabilidad que requiere una civilización cimentada en combustibles fósiles —densos y almacenables— exige una amplia infraestructura física desplegada por el territorio: sistemas de generación, transmisión, almacenamiento, respaldo y control, además de las actividades de minería, procesamiento y fabricación necesarias para construirlos.

Figura 3. Los combustibles fósiles todavía suministran alrededor del 80 % de la energía de la sociedad. A los flujos renovables, difusos y variables, les ha costado escalar en una civilización construida en torno a combustibles densos y estables. Fuente: Our World in Data.   —————————————————————————————————————————————————-

El coste entrópico no desaparece; cambian su ubicación y su forma. En el caso de los combustibles fósiles, gran parte de este coste se manifiesta de forma continua durante la extracción y la combustión, a medida que la energía química concentrada se transforma en trabajo útil, calor residual y productos de combustión dispersos. Con los sistemas renovables, una mayor proporción del coste físico se concentra inicialmente en la infraestructura necesaria para captar y concentrar flujos de energía natural difusos, a lo que se suman los costes continuos de equilibrado, almacenamiento, transmisión, mantenimiento, sustitución y reciclaje.

Por tanto, la energía renovable ofrece un insumo termodinámico más favorable, pero no libera a la civilización del coste entrópico. La naturaleza proporciona el flujo de baja entropía; la civilización debe construir y mantener continuamente la compleja maquinaria necesaria para captarlo a una escala útil. Además, las renovables suministran principalmente electricidad, no la totalidad del sistema energético. Sustituir los combustibles fósiles implica, pues, no solo ampliar la capacidad de generación renovable, sino transformar el sistema —mucho más vasto— de transporte, industria, calefacción y materiales que sigue dependiendo directamente de dichos combustibles.

Situemos ahora la tecnología, la energía y el coste entrópico en su contexto histórico, desde la Revolución Industrial hasta la actualidad.

Vaclav Smil describe el periodo comprendido aproximadamente entre 1870 y 1914 como la Era de la Invención. Muchas de las tecnologías que configuraron la civilización moderna —incluidas la electricidad, el motor de combustión interna, las telecomunicaciones, las industrias químicas modernas y los nuevos materiales— se desarrollaron durante esas décadas.

Gran parte del progreso tecnológico del siglo XX consistió en perfeccionar, combinar y ampliar la escala de estos fundamentos. Tras la Segunda Guerra Mundial, las turbinas de gas, la energía nuclear, los materiales sintéticos, los fertilizantes y la microelectrónica contribuyeron a la «Gran Aceleración»: una expansión sin precedentes del flujo económico y de la complejidad tecnológica.

La Figura 4 incorpora la dimensión energética. Estas dos grandes fases de transformación tecnológica estuvieron acompañadas por dos grandes impulsos de energía fósil. El primero coincidió con la creación del sistema tecnológico moderno; el segundo, con su expansión masiva en la posguerra. La energía y la tecnología evolucionaron conjuntamente: las nuevas fuentes de energía ampliaron las posibilidades tecnológicas, mientras que las nuevas tecnologías aceleraron nuestra capacidad para extraer energía, transformar materiales, transportar mercancías y personas, y realizar más actividades con mayor rapidez.

El crecimiento energético ha experimentado repuntes posteriores, pero nunca ha vuelto a alcanzar las tasas de crecimiento sostenido propias de la Gran Aceleración. Entretanto, es preciso mantener la complejidad tecnológica acumulada durante los dos últimos siglos. Las infraestructuras se desgastan, la maquinaria debe renovarse y es necesario coordinar redes cada vez más sofisticadas. Antes de que la energía pueda sustentar un crecimiento adicional, una parte de ella debe destinarse simplemente a mantener en funcionamiento la civilización que ya hemos construido.

Figura 4. El crecimiento tecnológico moderno estuvo acompañado de dos grandes pulsos de energía fósil. Fuente: Our World in Data.

Ahí reside la trampa de la complejidad. El crecimiento conlleva más tecnología e infraestructura; la tecnología aumenta la complejidad; y la complejidad exige flujos constantes de energía y materiales para mantenerse. La eficiencia puede reducir el coste de tareas concretas, pero no logra eliminar el coste físico de mantener el sistema en su conjunto. Una mayor complejidad implica más elementos que construir, coordinar, reparar y reemplazar.

El resultado se asemeja al efecto de la Reina Roja a escala de civilización: «hay que correr todo lo que se pueda para permanecer en el mismo sitio». Una proporción cada vez mayor del esfuerzo de la sociedad debe destinarse simplemente a mantener la complejidad organizada que ella misma ha creado.

No se trata de un error ni de una catástrofe, ni tampoco es simplemente consecuencia de malas políticas o de un exceso de regulaciones. Es una consecuencia física de mantener una civilización compleja de más de ocho mil millones de personas. La tecnología no es una abstracción; es materia organizada que realiza un trabajo útil, y la materia organizada conlleva un coste físico.

Por ello, más que un problema que resolver, se trata de una situación compleja que debemos comprender.

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Art Berman es todo menos un consultor energético común y geólogo petrolero, está aquí para derribar sus ideas preconcebidas y brindarle una visión directa y basada en datos sobre la energía y su papel fundamental en la economía mundial. Conozca más sobre Art aquí (here).

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AB

17/09/2026

[*] Fuente: https://www.artberman.com/blog/the-entropy-fee-the-hidden-physical-cost-of-technology/