¿Qué es una blockchain carbono negativa?

Una corriente actual de preocupación dentro del mundo tecnológico es la relacionada con la emisión de carbono y contaminantes debido a las actividades digitales, una preocupación que ha llegado al mundo de las blockchain dando origen al desarrollo de las conocidas blockchain carbono negativas. El objetivo en todo caso es reducir al máximo la emisión de carbono y otros contaminantes colaborando así con la preservación del medio ambiente de nuestro planeta.

Para lograr esto, la mayoría de las blockchain carbono negativas buscan una cosa: consumir menos energía ofreciendo más rendimiento. Generalmente, esto lo hacen por medio de mecanismos de consenso más rápidos y menos intensivos, como el caso de Proof of Stake (PoS), Delegated Proof of Stake (DPoS), Proof of Authority (PoA) y el uso de soluciones BFT (Byzantine Fault Tolerance) más rápidas y permisivas (en el sentido de no ser tan tolerantes a este tipo de fallos). Otro modelo para lograr esto es por medio de sidechains que aceleran las operaciones y permiten a sus usuarios realizar transacciones con un coste energético reducido.

En todo caso, el desarrollo de soluciones blockchain carbono negativas siempre apunta a construir sistemas con niveles de descentralización más bajos e incluso inexistentes, pero, que en consecuencia, nos ofrecen más rendimiento. Pero ¿Por qué esto es tan preocupante ahora? ¿Cuál es el alcance y qué ventajas/desventajas ofrecen estos sistemas? Pues bien, examinemos esta situación.

Una preocupación cada vez más relevante

La preocupación por el medio ambiente se ha transformado en un pilar fundamental para muchas industrias. Algunas de ellas, altamente contaminantes (como la petrolera) han puesto su granito de arena para hacer que sus actividades, productos, subproductos y desechos sean, hasta cierto punto, menos contaminantes de lo que deberían de ser sin un tratamiento debido.

Por supuesto, hay industrias donde un mínimo esfuerzo pro-ambiente tiene un alto impacto, pero en otras, ese impacto puede ser mínimo o incluso despreciable, sin importar la cantidad de dinero que se pueda colocar en dichas actividades. La principal razón para esta diferencia tiene que ver precisamente con nuestro avance tecnológico, ya que este es el punto limitante sobre qué tecnologías se pueden aplicar para optimizar los procesos y hacerlos menos contaminantes. 

Es precisamente ese avance tecnológico lo que ha dado origen a las blockchain carbono negativas, o mejor dicho, blockchain de emisión reducida.  Tomemos por ejemplo redes como Lightning Network. Si bien Lightning Network depende de Bitcoin, una red con alto consumo energético, LN en realidad ofrece servicios con un costo muy reducido a nivel energético, a la vez que ofrece velocidad y seguridad de las operaciones. Si a eso, le sumamos que la mayoría de nodos LN se ejecutan en entornos de energía renovables, entonces estamos ante una «blockchain» (realmente LN es una sidechain) carbono-negativa o de emisión reducida. 

La misma situación, por ejemplo, la podemos ver en Ethereum, que dejó el modelo PoW para pasar el modelo PoS, reduciendo sus necesidades energéticas en más de un 97% en el proceso. En ambos casos, la emisión y consumo energético se ha reducido, siguiendo sus propios objetivos y roadmap, pero con un impacto muy parecido.

Puntos importantes de las redes carbono negativas

1. Si bien el consumo energético se reduce, muchas blockchain carbono negativas tienden a elegir modelos que recentralizan o, al menos, disminuyen el nivel de descentralización de la misma. Ethereum es quizás el ejemplo más claro de esto, ya que la red actualmente se ha centralizado a niveles peligrosos (más del 50% de los nodos están en Estados Unidos y desplegados en AWS). Este esquema se repite con más o menos impacto en otras redes, por ejemplo, Solana, Harmony, EOS, Polygon, Arbitrum, Algorand, Ripple, Polkadot, Avalanche, Cosmos, entre otras.
2. Los modelos y algoritmos de consenso centrados en velocidad y escalabilidad, muchas veces no son tan resistentes y seguros como sus contrapartes más centradas en la corrección y una mayor descentralización. Un buen ejemplo de esto lo podemos ver entre Bitcoin y Solana. Bitcoin ha sido una red blockchain con un alto nivel de seguridad y con un uptime envidiable de más de 99% en 13 años. En comparación, Solana suele sufrir caídas de servicio e incluso se ha visto en la necesidad de «reiniciar la blockchain» para volver a funcionar. Por supuesto, esta situación ha cambiado mucho y Solana ha ganado estabilidad, pero el proyecto aún sigue siendo una Beta, demostrando que falta mucho desarrollo para el mismo.
3. La menor descentralización abre las puertas a aplicar sobre ellas regulaciones que pueden atentar contra la libertad de acceder a servicios blockchain, impulsando así la censura sobre la misma. Un ejemplo de esto lo podemos ver en Ethereum, donde más del 70% de las operaciones que se realizan en la red ahora pasan por un proceso de OFAC Compliance en sus nodos validadores. En MevWatch puedes observar cómo evoluciona esta situación en tiempo real.

¿Realmente una blockchain puede ser carbono negativa?

Ahora bien, queda preguntarnos: ¿Realmente una blockchain puede ser carbono negativa? La respuesta corta es: No. La razón es sencilla: toda actividad en el mundo real o digital siempre conlleva una huella de carbono que no se puede borrar, incluso si optimizas al 100% el proceso que la hace posible. Es decir, toda actividad siempre conlleva una huella contaminante, que puede estar directa o indirectamente relacionada a la actividad y, que puede ser o no optimizada, para que genere la menor contaminación posible.

Pero expliquemos esto de una forma más clara y concisa. Tomemos por ejemplo a Ethereum y su sistema PoS. Ciertamente han reducido su huella de carbono al reducir su consumo energético, pero no se ha convertido en una blockchain carbono negativa, de hecho, solo ha traslado el consumo energético directamente relacionado a su funcionamiento a un tercero, los hostings de nodos. 

Con Ethereum como una red PoW, podíamos saber cuánto poder de cómputo había en la red y de allí podíamos extrapolar datos necesarios para saber cuánta energía se gasta y cuánto carbono significa ese consumo. Podíamos saber, aunque sea de forma aproximada, cuánto CO2 emitía Ethereum.

Pero ahora, eso no es posible porque ¿Cuánta energía consume realmente una instancia VM de un nodo validador de Ethereum en AWS? La verdad es que nadie lo sabe a ciencia cierta, ya que es un secreto empresarial de Amazon, pero hablamos de cientos de miles de servidores que funcionan al mismo tiempo, que requieren de refrigeración y de equipos de soporte que consumen mucha energía.

De hecho, este secreto ha tenido varios intentos de estudio con algunas estimaciones interesantes que llegan a la misma conclusión: no se puede saber con exactitud.  En este punto, Ethereum se ha pasado de un modelo auditable públicamente (donde podíamos de forma aproximada saber con un buen margen de éxito el consumo de la red) a uno gris, donde dicha auditabilidad no es del todo posible y donde el margen de error es mayor.

Eso en términos de energía, sin tener en cuenta que cosas como el hardware e infraestructuras necesitan de elementos que hay que crear y que generalmente también tienen su propia huella de carbono: los CPUs, las memorias RAM, etc. Esta es una realidad que golpea a toda la industria tecnológica, sea cripto o no, donde, por ejemplo, crear un chip tiene un enorme gasto energético y de recursos valiosos (ej: se necesitan más de 120 litros de agua purificada para hacer la oblea de un solo chip y una factoría puede requerir hasta 50 MWh al año de electricidad).

Esta realidad es la que divide a muchas personalidades de la comunidad y posiciona de mejor forma el concepto de: blockchain de emisión reducida.

Revisando a fondo el consumo de minería de Bitcoin

Teniendo en cuenta todo esto, podemos ver que las diferentes industrias buscan adaptarse a una preocupación cada vez más relevante en nuestro mundo: proteger nuestro medio ambiente y el futuro del planeta tierra. Y esta es una realidad que se replica en el mundo blockchain. Tomemos como ejemplo el impacto que la minería de criptomonedas tiene en el mundo a nivel de emisiones de carbono. Para este ejemplo usaremos a Bitcoin y el índice Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI).

Según los datos recolectados por este índice, hasta el año 2021 Bitcoin ha consumido 305 TWh de energía, siendo el 2021, el año de más consumo, con un total de 104,89 TWh de energía consumida ese año. Eso significa que un tercio de todo el consumo energético acumulado de Bitcoin se realizó en un año, el del 2021. Pero esto es consumo ¿Cuánta emisión de CO2 significa todo esto?

Para ello tomemos esta fórmula:

Emisión CO2 = 884,2 lbs CO2/MWh × 1 tonelada métrica/2,204.6 lbs × 1/(1-0.073) MWh generado/distribuido × 1 MWh/1,000 kWh

Emisión CO2 = 4.33 × 10-4 toneladas métricas CO2/kWh

La misma nos permite calcular la emisión de carbono media teniendo en cuenta el consumo energético (descrito en MWh), sin tener en cuenta fuentes de energía renovables o de origen nuclear. Por supuesto, esta fórmula es una media y debes comprender que existen otros factores que afectan la emisión, pero nos dará una idea de «cuánto CO2 ha emitido Bitcoin durante 13 años de existencia».

Así tenemos que:

Consumo Energía BTC = 305 TWh = 305.000.000 MWh

Emisión BTC CO2 = (BTC Energy Consumption * 884,2 lbs CO2/MWh) × 1 tonelada métrica/2,204.6 lbs × 1/(1-0.073) MWh generado/distribuido × 1 MWh/1,000 kWh

Emisión BTC CO2 = (305.000.000 MWh * 884,2 lbs CO2/MWh) × 1 tonelada métrica/2,204.6 lbs × 1/(1-0.073) MWh generado/distribuido × 1 MWh/1,000 kWh

Emisión BTC CO2 = 131.959,55 toneladas métricas de CO2

Dicho así, parece que BTC y su minería son una máquina de contaminación perfecta. Pero si examinamos los datos de emisión global, encontramos que el mundo entero, solo en 2021, emitió un total de 37,12 mil millones de toneladas métricas de CO2, por lo que esos 131.959,55 toneladas métricas de CO2 que emitió BTC durante 13 años, representan solo el 0,0004 % de toda la emisión total de CO2 a nivel global de un solo año (2021).

Pero esto es un dato un poco falso. La realidad es que buena parte de la minería de Bitcoin se hace haciendo uso de energías renovables y por tanto carbono neutral (sin emisión de CO2). De hecho, la Universidad de Cambridge indica que cerca del 37% de todo el consumo energético de Bitcoin (35% de esos 305 TWh) son de origen renovable y por tanto carbono neutral. Mientras que el Bitcoin Mining Council (BMC) indica que al menos para 2021, el 56% de la minería de Bitcoin era carbono neutral.

Conclusiones

El tema del consumo energético y la emisión de carbono de las blockchains es un tema complejo y polémico. Pero la realidad es, que si bien los desarrollos que buscan reducir la huella de carbono son buenos, estos no pueden simplemente pasar por alto y destruir la descentralización y seguridad que la blockchain nos permite. Caer en eso sería perder todo el avance en esta tecnología y lo que tiene que ofrecer al mundo.

Soluciones como las planteadas por Bitcoin (con una red PoW de alto consumo y una sidechain de bajo consumo) pueden parecer controvertidas por su «alto consumo», pero a la vista de los datos ya mencionados, es evidente que ese alto consumo no es tal, y que en la realidad existen emisores de carbono mucho más relevantes y peligrosos, a los cuales ni se les menciona. 

En todo caso, siempre es bueno tener en mente la premisa de «no confíes, verifica», no solo con las transacciones blockchain, sino también con lo que se puede leer en muchos medios sobre esta situación sobre blockchain y su impacto real en el medio ambiente.