Es posible definir cuantitativamente el desperdicio que se tiene al realizar tareas termodinámicas; este desperdicio o basura tiene que ver con la utilización inadecuada de la exergía propia para la realización de la tarea en cuestión. Si se consume otro tipo de exergía, habrá un desaprovechamiento y, al final, los efectos se manifiestan como contaminación.
El desperdicio de los recursos energéticos es una medida de la contaminación debida a su empleo. Puede reducirse y aun eliminarse en los casos en que la Ex mínima requerida para la tarea es la misma que la consumida. De lo contrario la diferencia es el desperdicio (o basura).
Basura, contaminación o desperdicio = Ex consumida – Ex requerida.
La Ex consumida es basura química si se consume un recurso químico, como el carbón o el petróleo; es basura radiactiva si se consume un recurso nuclear, como el uranio o el torio; es basura térmica si proviene de una caldera. Por esta razón, para evitar la contaminación, se deben tratar de cumplir las necesidades termodinámicas evitando el consumo de estos tipos de exergías. ¿Es posible satisfacer todas las necesidades de una sociedad solamente con fuentes de exergía mecánicas? Si pensamos en el caso del calentamiento de agua, concluimos que la tarea se puede cumplir con la exergía gravitatoria de las presas hidroeléctricas o con la exergía del viento, pero la más adecuada sería la exergía de la radiación solar.
Las exergías acumuladas en el viento, las corrientes, las presas, son las más limpias en su consumo, siempre y cuando su utilización cumpla con algunas condiciones. Por ejemplo, las presas no deben alterar la biodiversidad del entorno de manera irreversible, ni deben competir con el empleo de la tierra para la agricultura o implicar el desplazamiento de una población a la que no se le ofrecen alternativas apropiadas. En fin, la satisfacción de tareas termodinámicas no es una cuestión simple de resolver y, en última instancia, debe sujetarse a normas compatibles con el llamado desarrollo sustentable.
Antes de ver el concepto de desarrollo sustentable, conviene considerar otro aspecto de la energía, que tiene que ver con su degradación. Esto es, aunque la energía es una cantidad que se conserva cuando un objeto experimenta un proceso, puede suceder que se degrade. El concepto de degradación se refiere a la pérdida de la capacidad para realizar trabajo sobre el exterior del objeto. Si se considera un sistema aislado del exterior, en el estado inicial (i), compuesto de dos partes separadas por una pared removible, una con gas y la otra al vacío, y se elimina la pared, el gas se precipita sobre el vacío; después de un tiempo se llega al equilibrio, en el estado final (f). La primera ley de la termodinámica, aplicada al sistema que pasa del estado inicial al final, establece que:
por lo que
La energía interna del gas es la misma en el estado inicial que en el final. Pero la gran diferencia es que en el estado inicial i, el sistema puede realizar un trabajo sobre el exterior, en tanto que en el estado final f, tal posibilidad ha desaparecido, se ha destruido o consumido. En otras palabras, en i, el sistema posee exergía, pero en f se ha consumido.
En resumen, se puede decir que mientras la energía se conserva, la exergía se destruye. Pero también se puede establecer que del estado i al estado f la energía se ha degradado. Esta última afirmación constituye el llamado principio de degradación de la energía.
Suele decirse que "energía es la capacidad para realizar un trabajo", pero el ejemplo demuestra que tal afirmación no es válida; sólo es válida para la exergía. La energía inicial es igual a la final, pero en la primer situación tiene capacidad para realizar trabajo (exergía), mientras que en la segunda no.
En 1987 la Comisión Internacional sobre Ambiente y Desarrollo de la Organización de las Naciones Unidas definió como desarrollo sustentable el que "satisface las necesidades y aspiraciones del presente sin comprometer la capacidad para satisfacer las del futuro".
Para conseguir la sustentabilidad es necesario que la contaminación exagerada que el planeta sufre actualmente sea drásticamente reducida, lo que implica un cambio en la forma como se procesan los recursos minerales, energéticos, nutrientes (nitratos y fosfatos, entre otros) y el agua.
