Sostenibilidad energética y criptomonedas

Aunque posiblemente hoy en día existan en el mundo más de 4.000 criptomonedas, nos vamos a referir a la primera y más importante de todas ellas. Bitcoin fue la primera implementación real y exitosa de un novedoso sistema de pago descentralizado y abierto descrito en el ya famoso White paper de Satoshi Nakamoto, basada en una tecnología subyacente denominada Blockchain o cadena de bloques. Fue el primer sistema de moneda digital que resolvía el problema del ‘doble gasto’ sin la necesidad de una autoridad central.

Pero, sin duda, uno de los aspectos más controvertidos del mundo de las criptomonedas y que más debate ha suscitado en los últimos tiempos es el más que relevante consumo de energía necesaria para su funcionamiento como consecuencia de la tecnología utilizada. De todas ellas, se estima que Bitcoin es responsable de más de dos tercios del consumo del total.

El consumo eléctrico derivado de la minería de Bitcoin equivale al de un país como Noruega

A quién no se le ha erizado el cabello al escuchar por primera vez que el consumo eléctrico derivado de la minería de Bitcoin equivale al de un país como Noruega y, además, que esta energía es necesaria por la enorme potencia computacional que requiere resolver un acertijo matemático por fuerza bruta; es decir, probando aleatoriamente combinaciones hasta encontrar la buscada, y hacerlo antes que todos los demás para conseguir así una recompensa económica.

Aparte del impactante titular, para poder formarse una opinión al respecto es necesario ahondar en el tema y, si es de una forma desapasionada y objetiva, mucho mejor, puesto que el asunto no es simple en absoluto.

Creciente problema energético
Sin duda, con el paso del tiempo se han evidenciado dos problemas que emanan de la propia concepción de la tecnología subyacente a las criptomonedas, el Blockchain: su escalabilidad y su sostenibilidad.

Para que una moneda digital creada adquiera un valor real, esta debe tener algo que sea escaso por diseño. Esta escasez en el mundo digital se traduce en que para “acuñar” dinero haya que resolver un rompecabezas numérico en un tiempo determinado, lo cual requiere un esfuerzo de procesamiento grande y, por lo tanto, energía. Nakamoto comparó la creación de nuevas monedas de esta manera con la minería de oro, y señaló que “en nuestro caso, lo que se gasta es el tiempo de CPU y la electricidad”.

Este es el quid del asunto. Y, además, por su propio diseño, la dificultad de este reto se va aumentando con el tiempo, por lo que cada vez se requiere de más potencia de cálculo para poder resolverlo. Esto tiene que ver con la concepción del sistema económico deflacionario de Bitcoin con emisión constante y limitada de la criptomoneda (mediante el mecanismo de halving).

Concretamente, todo radica en el algoritmo de consenso entre los participantes de esta red descentralizada, denominado ‘prueba de trabajo’ o PoW. Gracias a este mecanismo de consenso de la tecnología Blockchain, es posible validar las transacciones realizadas y registrarlas de una forma segura e inmutable en la cadena de bloques sin necesidad de intermediarios. De esto se encargan unos nodos especiales, denominados mineros, que compiten por validar las transacciones y ser los primeros en grabarlas en un nuevo bloque para añadir a la cadena, obteniendo una recompensa en criptomoneda por ello.

Para ‘acuñar’ dinero hay que resolver un rompecabezas numérico en un tiempo determinado, lo cual requiere un alto consumo de energía

Este reto consiste en realizar un hash criptográfico (SHA-256) al bloque en curso y conseguir que este cumpla una condición preestablecida, para lo cual tienen que repetir esta acción lo más rápido posible para ser el primero en dar con ello. Esta es la única forma en la que se crean bitcoins, como recompensa al valioso servicio de seguridad que dan a la red y en la que se basa el sistema.

Para esta tarea, es decir, para el minado de bitcoins, se utilizaron al principio PCs convencionales, posteriormente FPGAs y GPUs, y actualmente se emplean de forma mayoritaria ASICs específicamente diseñados y fabricados para realizar esta labor. Además, la dificultad creciente exigida para el minado de un bloque de la cadena hace que las máquinas empleadas tengan una vida útil relativamente corta.

¿Cuánta energía se necesita?
Estimar con un mínimo de rigor el consumo derivado no es una tarea sencilla y el valor depende enormemente del hardware empleado. Podemos encontrar estimaciones de consumo eléctrico actual para la red Bitcoin de 130 TWh año (aproximadamente el 0,6 de consumo mundial y prácticamente la mitad del consumo eléctrico de España). Sin embargo, es importante hacer una serie de aclaraciones al respecto.

En primer lugar, conviene resaltar la enorme volatilidad de las cifras manejadas. La potencia de procesamiento requerida por la red Bitcoin, medida como tasa de hash, alcanzó en mayo de este año los 180 EH/sg. Sin embargo, este valor ha caído en el último mes hasta la mitad, volviendo a cifras de hace dos años. Aún así, esto equivale a unos 15 trillones de hashes por transacción realizada y el combustible principal para cada uno de estos cálculos es la electricidad.

Aunque podemos estimar fácilmente el hashrate total de la red, no ocurre lo mismo con las máquinas subyacentes y su respectivo uso de energía. Por ejemplo, si consideramos para estos cálculos las prestaciones de los ASICs más potentes de última generación (como el Antminer S19 de Bitmain, con una potencia de hashrate de 110 TH/s y una eficiencia energética de 37,5 J/ TH), junto con la información sobre la potencia computacional total de la red, podemos determinar entonces un límite inferior para el consumo de electricidad total de la red Bitcoin.

Deberíamos preguntarnos quién detenta la autoridad moral para decidir cuál es un buen o mal uso de la energía

Por otro lado, para el cálculo de un límite superior podemos aplicar la teoría económica para mercados competitivos, asumiendo un comportamiento racional de los mineros, que nos dice que este valor sería el punto de equilibrio entre sus ingresos y los costes de la electricidad (marginales). Hay que resaltar que este límite superior es muy volátil puesto que sigue el precio de mercado de Bitcoin.

Si observamos hoy el índice de consumo de electricidad de Bitcoin de la Universidad de Cambridge (CBECI), vemos que estos límites inferior y superior son de 23 TWh y 159 TWh respectivamente, con un consumo estimado de 66 TWh.

Por otro lado, se debe tener en cuenta que los mineros se conectan o desconectan en el tiempo para adaptarse a la demanda y a la rentabilidad. Puesto que el coste de la electricidad supone casi un 70% de sus gastos y el retorno se cobra en bitcoins, parece más que evidente que el importante crecimiento del consumo total en los últimos años tenga mucho que ver con la alta rentabilidad obtenida debida a la vertiginosa escalada en la cotización de BTC, en especial la de principios de este año. En resumen, cuando el precio de mercado de la criptomoneda sube, atrae a más mineros al juego, lo que aumenta la velocidad y la dificultad de la red, requiriendo también un mayor gasto de capital y de mayores costes operativos (electricidad principalmente) de los mineros ya establecidos.

Procedencia de la energía
Otro aspecto fundamental a tener en cuenta al hablar de sostenibilidad es la procedencia de la energía utilizada. A pesar de que algún estudio esgrime que actualmente el 78% de este consumo eléctrico proviene de energías renovables, otros como el ‘3rd Global Cryptoasset Benchmarking Study’, de la Universidad de Cambridge, estiman que el uso especifico de renovables es solamente del 39%.

A este respecto, conviene resaltar que China concentra buena parte de la minería, y supone el 65% del hashrate mundial. En este país, a pesar de ser todavía el carbón la fuente principal de producción de energía, también es cierto que hacen un uso masivo de producción de energía hidroeléctrica, especialmente en algunas provincias como Sichuan y Yunnan, que ofrecen acceso a electricidad renovable económica atrayendo así a algunos importantes pools de minería.

En los últimos años se han desarrollado otros algoritmos más eficientes energéticamente

Sin embargo, lo dicho anteriormente no significa que Bitcoin malgaste la energía. Es obvio que todo requiere energía (primera ley de la termodinámica) y afirmar que un uso determinado de esta es más o menos derrochador que otro es algo completamente subjetivo. Además, deberíamos preguntarnos también quién detenta la autoridad moral para decidir cuál es un buen o mal uso de la misma.

Un asunto controvertido
Intentar hacer una comparación razonable y medianamente ecuánime es un reto complicado. Ni siquiera es fácil decidir cuáles son los sectores, industrias o procesos que deberíamos considerar como afectados, modificados o sustituidos en mayor o menor medida por la tecnología Blockchain y los criptoactivos (minería y reciclaje de oro, emisión de papel moneda, sistema bancario, seguridad, …).

Sin duda es este un asunto controvertido y complejo y, como era previsible, existen opiniones y estudios (algunos más fundamentados que otros) para todos los gustos. Por ejemplo, un reciente estudio de Galaxy Digital (‘El consumo del oro y de la industria bancaria versus Bitcoin’) afirma que tanto el sistema bancario tradicional como la extracción y manejo del oro consumen cada uno mucha más energía que la red Bitcoin. En su sección inicial, los autores señalan que las críticas sobre el uso de la energía no suelen aplicarse a las industrias tradicionales. Además, alaba a Bitcoin por ser transparente, mientras que las empresas tradicionales son opacas y no suelen revelar su huella energética.

La dificultad creciente exigida para el minado de un bloque de la cadena hace que las máquinas empleadas tengan una vida útil relativamente corta

Pero, en mi opinión, el punto clave no es cuánta energía utiliza Bitcoin sino cuál es la utilidad obtenida a cambio.

Está claro que si se piensa que su utilizad es escasa, entonces estaríamos hablando de un despilfarro que podría hasta parecer ofensivo. Pero muchos millones de personas consideran que la utilidad actual y el potencial de futuro de la criptoeconomía y de la tecnología Blockchain en general es más que evidente. Además, no debemos olvidar que estamos hablando de algo totalmente disruptivo a la vez que contraintuitivo, por lo que no es fácil poder vislumbrar su alcance sin dedicarle antes un mínimo tiempo y esfuerzo para su comprensión. Quizás esto explique por qué es habitual encontrarnos con tantos análisis manifiestamente reduccionistas y sesgados al respecto.

Quizás las reglas de esta nueva realidad financiera no sean fáciles de entender y tengamos que aceptar el hecho de que es necesario utilizar un recurso finito para dar la seguridad necesaria a esta nueva economía descentralizada. En el caso de Bitcoin, este recurso no es el oro sino la energía.

Alternativas
Como ha quedado de manifiesto por lo comentado anteriormente, la demanda energética de las criptomonedas proviene principalmente del mecanismo de consenso utilizado por la red Bitcoin y otras criptomonedas, el PoW. Afortunadamente, en este sentido existen otras alternativas, y algunas muy sólidas.

En los últimos años se han desarrollado otros algoritmos más eficientes energéticamente, siendo probablemente el más desatacado el llamado Prueba de Participación o Proof-of-Stake (PoS), que es la apuesta de la cadena de bloques de Etherum.

A pesar de que hoy en día Etherum (con su criptomoneda asociada Ether, segunda en importancia después de BTC) emplea todavía como mecanismo de consenso el PoW, sus planes son cambiar a PoS en los próximos meses. De acuerdo con el informe publicado en el blog oficial de la Fundación Ethereum, una vez que la red haga la transición a la versión 2.0 y opere bajo PoS, la operatividad de su Blockchain verá una reducción del 99,95% en cuanto al consumo eléctrico asociado.

Por otro lado, el mes pasado, se lanzó Crypto Climate Accord (CCA) con más de 40 partidarios, incluidos Ripple, World Economic Forum, Energy Web Foundation, Rocky Mountain Institute y ConsenSys, cuyo objetivo es conseguir que todas las cadenas de bloques del mundo funcionen en un 100% con energías renovables para el 2025.