La importancia de las matemáticas en la energía y en el medio ambiente

¿Alguna vez te ha preguntado qué relación tienen las matemáticas con la energía que utilizas en tu día a día? ¿Y cómo pueden las matemáticas salvar al planeta?

Te lo explico más abajo.

Las matemáticas y la energía

De hecho la energía está llena de matemáticas. Se necesitan muchos cálculos matemáticos, para conseguir que la gasolina que se utiliza para mover un coche, esté disponible en la gasolina desde que se extrae del petróleo o para que tú puedes apagar y encender la luz desde un interruptor, desde que la electricidad se genera por medio de fuentes renovables o en centrales eléctricas.

Las matemáticas se utilizan, por ejemplo, para estimar los volúmenes de petróleo y gas en yacimientos, para optimizar el rendimiento de pozos y bombas que llevan el petróleo y el gas a la superficie, para mejorar la calidad de los proyectos de combustibles fósiles, y reducir al mínimo el transporte de buques cisterna, y los gastos finales de envío. Para ello es necesario saber operar con números enteros.

También  son esenciales en el diseño de las palas de los aerogeneradores y en el diseño de las turbinas eólicas, en la colocación de aerogeneradores, así como en el diseño de sistemas fotovoltaicos solares o sistemas de energía solar concentrada.

Esto son solo unos pocos ejemplos. Sin las matemáticas, no seríamos capaces de aprovechar toda la energía que hay disponible en el mundo.

Formas en que las matemáticas pueden salvar al mundo

¿Pueden los números, álgebra y trigonometría salvar el planeta?

En estos momentos existen varias maneras en que los matemáticos ya están trabajando para asegurar el futuro de nuestro planeta.

Desde la meteorología a la economía, es necesaria una gran cantidad de investigación científica para mejorar nuestra comprensión del cambio climático, sus impactos y lo que podemos hacer para prepararnos para ellos. Si profundizamos un poco más podemos encontrar matemáticos trabajando para salvar el planeta de muchas maneras. Vamos a ver algunas de ellas:

Diseñar mejores predicciones meteorológicas y modelos climáticos

Los pronósticos meteorológicos precisos predicen cuándo y dónde puede ocurrir un clima extremo, mientras que las proyecciones climáticas son clave para identificar patrones de cambio climático en una escala de tiempo más larga.

Nuestra capacidad para predecir el tiempo y el clima ha avanzado a pasos agigantados en las últimas décadas, gracias a las matemáticas. Los pronósticos meteorológicos modernos se basan en computadoras para resolver las complejas ecuaciones que simulan el comportamiento de la atmósfera, desde los procesos globales que influyen en el flujo del chorro de chorro hasta las nubes de lluvia locales.

Los matemáticos juegan un papel importante en este proceso, trabajando con un conjunto de ecuaciones que describen la atmósfera, que tienen en cuenta la temperatura, presión y humedad.

Aprovechar al máximo las fuentes de energía renovables

La optimización de la disposición de los aerogeneradores en el emplazamiento les permite producir más energía.

Las fuentes de energía renovables son energías limpias con bajas emisiones de carbono. Mediante la elección de ubicaciones óptimas para parques eólicos o solares y diseños más eficaces para las matrices de turbinas eólicas y mareomotrices, los matemáticos se aseguran de que estas tecnologías obtengan la máxima energía de la manera más eficiente posible.

Los matemáticos contribuyen a la investigación de la oferta y la demanda de energía que asegura que las redes incorporen mayores proporciones de fuentes de energía dependientes del clima como la energía eólica o solar, asegurándose de que no nos falte nunca energía.

Prepararse para el cambio

Los efectos del cambio climático se dejarán sentir en muchos niveles, y el conocimiento es clave para salvaguardar la salud humana y los medios de subsistencia a medida que nos adaptamos a las circunstancias cambiantes. Los matemáticos utilizan su comprensión de la probabilidad y la incertidumbre para asesorar a los responsables políticos sobre la probabilidad de olas de calor, inundaciones u otros cambios en los patrones climáticos, y ayudarles a planificar en consecuencia.

Las empresas también necesitan información detallada sobre cómo el cambio climático podría afectarlos. La industria alimentaria, por ejemplo, depende en gran medida de la agricultura y podría utilizar las advertencias anticipadas de una próxima sequía, por ejemplo, para prepararse para rendimientos menores. Los matemáticos tratan de predecir quiénes podrían estar en riesgo para prepararse para el futuro.

Por otra parte, las simulaciones matemáticas son una valiosa herramienta para estimar las posibles consecuencias de acciones específicas, a través del desarrollo de diferentes escenarios. Esto también puede ayudar a los responsables políticos a elegir un curso de acción sobre otros. Al presentar los números difíciles, los matemáticos con conciencia ambiental pueden tratar de influir en la forma en que operan los negocios.

Dando sentido al ‘big data’.

Recolectar miles de millones de datos en entornos, desde capas de hielo hasta ciudades, puede proporcionar una valiosa información sobre los procesos físicos de nuestro planeta, el comportamiento humano y todo lo demás.

Los climatólogos reconstruyen la historia de la composición atmosférica de nuestro planeta analizando las diminutas burbujas atrapadas en los registros de hielo, para anticipar el alcance de los cambios futuros. Pero sin los métodos estadísticos que aportan los matemáticos para analizar estos datos y evaluar su fiabilidad, la información tiene menos valor.

Hacer que las matemáticas estén al alcance de todos

Crucialmente, las matemáticas no pueden salvar el planeta por sí solas. Muchos de los desafíos globales a los que nos enfrentamos son multidisciplinarios: para superarlos es necesario que los matemáticos colaboren con científicos e ingenieros en diferentes campos. Y aunque la ciencia básica detrás del cambio climático es bien conocida, convencer al público en general y a los responsables de la toma de decisiones de que tomen medidas para reducir las emisiones de carbono es un trabajo continuo.

Con su firme comprensión de conceptos tan inciertos y probables, los matemáticos están en una posición única para comunicar la ciencia, los datos y las previsiones, y asegurar que esta información sea significativa para las personas que la necesitan.

Para que las matemáticas tengan un impacto real en el destino de nuestro planeta, los matemáticos necesitan por lo tanto comunicar la importancia de su trabajo de manera clara y efectiva, sabiendo cuándo intercambiar ecuaciones complicadas por historias convincentes, imágenes, juegos o interacción genuina.

Abrir las matemáticas para que el mundo las entienda podría ser la mejor manera de que podamos ir al rescate de nuestro planeta.

¿Te ha resultado curioso el artículo? ¿Conoces alguna otra forma en que las matemáticas puedan salvar al mundo o que sean importantes para alguna energía? Deja tu respuesta en los comentarios.