miércoles, 29 de enero de 2014

Energía y minas: visión sustentable

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Hace casi un año comenté en esta columna sobre los aspectos negativos de la posible instalación de una mina en el municipio de Temixco. En aquella ocasión utilicé la información disponible de la propia empresa para comentar que la instalación de esta mina parecía no cumplir con los requisitos de la sutentabilidad. En diciembre pasado encontré un artículo que discute las posibilidades de tener una industria minera sustentable basada en la tecnología y en el uso de la energía. Ugo Bradi de la Universidad de Florencia, en ese artículo, discute la forma en que la tecnología y la energía determinarán el futuro de la minería.
En mi opinión, este tipo de discusiones es muy importante para realmente construir un futuro posible para las generaciones que vienen.
En ese artículo me enteré que ya casi tenemos 150 años con la pregunta de qué pasará con el futuro energético que proviene del los hidrocarburos. En 1866, Williams Jevons, profesor de University College de Londres, publicó un artículo titulado "La cuestión del carbón" donde debate sobre el agotamiento de minerales en la Gran Bretaña y analiza que las posiciones han oscilado entre dos líneas de pensamiento: uno que ve el agotamiento de los recursos naturales como un problema importante para el futuro y otro que ve la tecnología y al ingenio humano como una herramienta para resolver el problema del agotamiento. En particular hace la reflexión y pregunta “Las consecuencias sociales y políticas para nosotros mismos y para el mundo de un agotamiento parcial de nuestras minas son de una incertidumbre infinitamente mayor que el evento en sí mismo, y no pueden ser objeto de discusión... ¿Somos sabios en permitir que el comercio de este país se eleve más allá del punto en el que podemos mantenerlo en el futuro?”. Claramente esta pregunta todavía tiene vigencia y abre la discusión sobre la sustentabilidad. En aquella época el desconocimiento de los procesos naturales era mucho mayor que en la actualidad, hoy, contamos con herramientas científicas que nos permiten enmarcar el problema sobre la base de factores físicos, en particular sobre la base de la termodinámica: la segunda ley de la termodinámica.
Un análisis de este tipo conduce a tener claro que la extracción de materias minerales es energéticamente costosa: necesitamos energía para romper los enlaces químicos que mantienen los minerales unidos en la roca, para levantar y acarrear los materiales y conducirlos a los lugares de procesamiento, etc. Esta energía proviene fundamentalmente de los hidrocarburos que se han formado durante millones de años y que realmente estamos consumiendo a tasas aceleradas y por lo tanto consumiendo los ahorros energéticos de millones de años almacenados mediante procesos geofísicos y geoquímicos que han utilizado la energía solar o geotérmica por muy largo tiempo. Además el agotamiento de los minerales está transformando poco a poco a la Tierra en un mundo donde todos los minerales se encuentran dispersos y en bajas concentraciones en la corteza terrestre.
Además del problema del agotamiento, también enfrentamos la contaminación producida por la extracción minera. Este tipo de contaminación es a menudo acumulativa y persiste en el medio ambiente por mucho tiempo. La contaminación puede ser un factor más importante que el agotamiento para obligar a la industria a reducir la producción de un producto mineral. Acerca de los combustibles fósiles, el debate está todavía en curso sobre si la producción se reducirá a causa de agotamiento y, por lo tanto, aliviar o incluso resolver el problema del cambio climático o, más bien, el cambio climático generará restricciones económicas y políticas que obligarán a una disminución en el uso de los hidrocarburos. El aumento continuo de la concentración de CO2 en la atmósfera indica que debemos considerar con mayor seriedad las restricciones climáticas para forzar una desaceleración en la utilización de combustibles fósiles.
El término "tecnología" se utiliza a menudo como la solución milagrosa para remediar el agotamiento y los problemas de contaminación. En la práctica, cuando se examina el proceso de extracción y producción de minerales observamos que no hay atajos sencillos que puedan disminuir el consumo energético o el uso de sustancias peligrosas. A menos que seamos testigos de un dramático cambio en la tecnología que aumente considerable y rápidamente la producción mundial de energía y sin aumento de la contaminación, debemos aceptar el hecho de que la producción de materias primas minerales está destinada a disminuir en el futuro y aceptar la tendencia alcista en los precios de los productos minerales o energéticos. En el futuro, la sociedad industrial tendrá que aprender a funcionar con una reducción del suministro de los recursos minerales y energéticos y transitar hacia una sociedad mucho más eficiente que use materiales reciclados y fuentes de energía renovables; de tal manera que cierre el ciclo de producción.
En resumen, Bradi concluye que para tener una minería sustentable deben promoverse cuatro aspectos tecnológicos: 1. Tecnología para aumentar la eficiencia de la extracción. 2. Tecnología para aumentar la eficiencia de consumo (incluido el reciclado y la reutilización). 3. Tecnología para la sustitución de recursos escasos por otros abundantes (de sustitución). 4. Tecnología basada conocimiento científico de ruptura (cambio de las reglas del juego). Todos ellos sin contar los aspectos de la sustentabilidad que ya he discutido con anterioridad.
Sirva este comentario para reflexionar sobre el futuro que estamos dejando a las próximas generaciones que no han disfrutado de los recursos minerales y energéticos que nosotros tenemos en la actualidad. La discusión de la sustentabilidad ya fue planteada desde los albores de la edad industrial.

Una versión resumida de este artículo fue publicado el día 29 de Enero

miércoles, 22 de enero de 2014

Matemática zombi

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Hoy no sé cómo empezar... si hablar de zombis o de la epidemia de la influenza. Pero el título dice matemáticas. Aunque usted no lo crea la idea que tengo en mente es sí abordar temas de matemáticas. Como en esta columna deseo compartir opiniones sobre aspectos donde no soy especialista me tomaré la libertad de comentar que en estos días los datos que podemos ver en REPORTA el sitio del monitoreo ciudadano de enfermedades respiratorias muestran un aumento en la incidencia de problemas respiratorios en el estado de Morelos desde el mes de diciembre y que a nivel país se encuentra que el aumento se inició en octubre. Estos datos indican del brote de influenza que estamos presenciando y que se puede anticipar con participación ciudadana y la generación de modelos epidemiológicos.
La idea de REPORTA es desarrollar una investigación que conduzca a modelos matemáticos que puedan predecir el comportamiento de las enfermedades infecciosas, como la influenza o el dengue, en un monitoreo en tiempo real.
Seguramente, te preguntarás y que tienen que ver esto con los zombis, ya que en las películas de zombis, la propagación de los muertos vivientes en la población parece tener poco o nada que ver con las enfermedades infecciosas reales. Sin embargo no es así, recientemente un artículo en los arxiv.org ilustra cómo la forma en que las personas se convierten en zombis en películas de terror es notablemente similar a forma en la que se propagan las epidemias reales.
Abro un paréntesis, ya que considero importante mencionar que el sitio arxiv.org es un depósito libre de artículos de física, biología y computación donde muchos científicos suben a la Internet sus investigaciones con el objeto de darlas a conocer en forma libre, pero ya en otra ocasión comentaré de la ciencia abierta.
Regreso a la discusión de que si la forma de propagarse la enfermedad zombi tiene similitudes con las enfermedades infecciosas. De hecho, son tan similares que es posible utilizar los mismos modelos matemáticos para describir los dos tipos de epidemia, la influenza o dengue y la de los zombis.
El modelo matemático que describe epidemias convencionales se conoce como el modelo (susceptible, infectado, recuperado). En muchas enfermedades cuando una persona susceptible entra en contacto con la enfermedad se infecta. Si hay cura se recupera, vuelve a la población en general, pero ya no es susceptible de ser infectada. Existen algunas enfermedades como el dengue para las cuales la susceptibilidad reaparece con el tiempo.
Sin embargo, puede ser el caso que no haya cura y entonces la única solución es la muerte como en el caso de algunas películas de los zombis, aunque no lo creamos existe una forma de matar a un muerto (viviente), claro solo en las películas. Este escenario, donde la única solución es la muerte del zombi, nos conduce inevitablemente al apocalipsis zombi, es decir siempre van a ganar. Esta posibilidad es lo que angustiaba a la humanidad al aparecer la enfermedad del SIDA, que no se encontraba forma alguna para detenerla. También es el caso de una pandemia que se propague más rápido que el tiempo requerido para encontrar una cura o vacuna. La analogía continua, en algunas películas aparece una cura en el mejor de los casos una vacuna, que suprime el estado inicial de susceptibilidad a la enfermedad y con ello evita el apocalipsis. Este último caso es lo que más les gusta a los optimistas. Existe otra posibilidad, en cuanto se puede obtener una clase de zombi que no contagia aunque no deja de ser zombi. Este escenario también puede ser buscado como un medio para limitar la propagación de la enfermedad.
Es más podría pasarme aquí platicando diferentes escenarios, todos basados en películas y todos ellos con posibilidad de encontrar análogos en enfermedades reales; sin embargo lo interesante es que los cineastas han retratado con ironía, sarcasmo, terror y mucho más algunas de estas posibilidades y los científicos han desarrollado modelos matemáticos que pueden predecir con cierta certeza la evolución de los infectados conn enfermedades que se transmiten por contagio. El estudio de diferentes tipos de la dinámica zombi, aunque ficción, es extremadamente útil en la construcción de modelos de enfermedades infecciosas en la vida real. Es más podría ser una motivación en las clases de matemáticas o computación para que los estudiantes programarán diferentes modelos y analizar su evolución. También las posibilidades de usar estas analogías en tareas de divulgación científica puede ser interesante.
Con este comentario espero animar a los jóvenes para que analicen los diferentes modelos que pueden ser utilizados tanto en la fantasía como en la realidad, aunque que en el caso de los zombis tienen el valor añadido de ser también entretenidos - un valor que puede ayudar en la educación y la divulgación. Quiero enfatizar que el entendimiento de las matemáticas parece fundamental definir estrategias para contrarestar cualquier epidemia al tener una buena comprensión de la dinámica de la enfermedad y hacer pronósticos. Esta comprensión viene de la construcción de modelos matemáticos aplicados a los datos sobre la propagación de la enfermedad (uno de los objetivos de REPORTA), y la aplicación de técnicas de inferencia confiables como los de análisis Bayesiano. En resumen toda la población debe tener conocimientos elementales de matemáticas. Ya tenemos una de las tareas en la educación en nuestro país.

Una versión previa de este artículo fue publicado el día 21 de Enero en "la Unión de Morelos"

miércoles, 8 de enero de 2014

Clase media y matemáticas

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En esta primera semana del año al saludarnos todos empezamos con las frases de buenos deseos. La mayoría con gusto compartimos estos augurios mencionando las nuevas tareas o las tareas cotidianas que realizamos, en particular y en todos los ámbitos, deseamos salud. Estas frases en general se refieren al bienestar de todos, es decir de manera implícita, deseamos un bienestar social.
Claramente, el alcanzar el bienestar social implicará trabajo y acciones de compartir lo que tenemos. Ya he mencionado mucho en estos textos la necesidad de compartir para alcanzar este bienestar social. También hemos planteado varias veces la necesidad de medir los impactos de acciones emprendidas con este fin, los llamados indicadores. Estos indicadores necesitan medirse para poder analizar si las acciones que implantamos son las adecuadas o requieren de ajustes o cambios para alcanzar el objetivo.
En nuestro país un organismo autónomo que se encarga de proveernos de este tipo de información es el INEGI y el día de hoy quiero llamar la atención sobre un estudio recientemente publicado donde se concluye que cerca de la mitad de los hogares mexicanos pueden ser considerados de clase media. Debo comentar que cuando leí la noticia mi incredulidad apareció, pero al continuar leyendo, cuando llegué al punto, donde se mencionaba que la clase media había crecido en México en los últimos años mi incredulidad aumento mucho más.
Como es la costumbre de muchos científicos indagué en las fuentes y encontré en la página del INEGI la información.
Me sorprendí gratamente cuando las primeras palabras fueron para aclarar que la definición de clase media no es algo trivial. Aspecto que comparto totalmente, basta preguntarle a cualquier persona que si es clase pobre, o de clase media o de clase rica para que la gran mayoría conteste que de clase media; esta respuesta solo nos conduce a intuir la complejidad de la pregunta. Esta ambigüedad y dificultad para definir lo que es clase media fue abordada en el mencionado estudio con seriedad. El mismo INEGI establece que este estudio no está terminado y está en proceso.
Por fortuna, el estudio va más allá de considerar solamente el ingreso como variable para definir la clase a la que pertenece una persona o un hogar. No voy a enlistar aquí todas las variables, pero comento que se consideraron 17 diferentes variables, como el gasto, uso de computadoras, tipo de alimentación, etc (los detalles pueden ser consultados en la página del INEGI. Toda la información analizada fue levantada en la “Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos de los Hogares 2010” y los resultados fueron comparados con aquellos de la misma encuesta, pero del 2000. Esta última información me aclaró aquello de que la clase media había crecido con respecto al 2000.

Clase media disfrutando de la playa

Sin embargo hasta aquí en mi lectura no me quedaba claro como habían definido a la clase media. Someramente en el documento resumen se dice que: “Una vez seleccionadas las variables por medio del “Estratificador INEGI” se probaron 10 modelos distintos que compiten entre sí para mejor describir el tipo de agrupamientos o conglomerados de hogares de la ENIGH en función de las 17 variables: se seleccionó el modelo que resultara estadísticamente más verosímil de ser obtenido en una muestra dada la distribución de hogares en el universo nacional al describírsele con esas 17 variables y fue aplicado su algoritmo de conglomeración cuyos resultados se optimizan con un total de 7 estratos de hogares.”
Por supuesto que esta explicación solamente me despertó más inquietudes e interrogantes, pero debo aclarar que con un afán de transparencia el INEGI publicó también una nota técnica donde aclara el procedimiento estadístico y la verdad es que al leerla me aclaró muchas cosas y pude aquilatar la valía del análisis.
La idea es ajustar cúmulos de hogares en un espacio de 17 dimensiones mediante distribuciones matemáticas de estos hogares. Por supuesto, que con esta oración estoy pecando de lo que encontré en la explicación del método en el resumen de resultados y soy totalmente críptico. Reconozco que no es trivial explicar el modelo que utilizó el INEGI. Sin embargo quiero mencionar que la metodología empleada es muy interesante y merece ser apreciada. Los resultados obtenidos con ella pueden ser cuestionables, pero ahora ya sabemos que los datos levantados en la ENIGH apuntan hacia una posible estratificación de los hogares en 7 niveles con dos cambios abruptos que pueden definir las clases baja, media y alta. Sin embargo, como todos los científicos sabemos, los ajustes requieren de una o varias explicaciones de causalidad. Enriquecimiento que puede ser aportado por otros miembros de nuestra comunidad.
Sirva todo esto para enfatizar que debemos tener una cultura matemática para poder comprender aspectos sociales y más cuando perseguimos un bienestar social y deseamos definir acciones que puedan ser rastreadas en su efectividad hacia ese bienestar de todos.

Este artículo fue publicado el día 8 de Enero en la Unión de Morelos