Patentes como herramienta: radiografía de la lucha contra el cambio climático

Explorando la Innovación Tecnológica en la Lucha contra el Cambio Climático. Un análisis a través de las patentes

El calentamiento global representa, sin lugar a dudas, uno de los desafíos más cruciales y complejos de la historia de la humanidad. Los esfuerzos realizados hasta la fecha, lamentablemente, distan mucho de ser suficientes, lo que se refleja en el claro retraso en la lucha contra este fenómeno, evidenciado por el continuo aumento de las temperaturas en todo el mundo.

Tener una idea sobre el desarrollo de las tecnologías relacionada con los esfuerzos para enfrentar este fenómeno, puede ser útil para abordar el problema de manera más efectiva e inmediata. En este artículo, ofreceremos una visión general de las tendencias tecnológicas emergentes en la mitigación del cambio climático, a través del análisis de la producción de propiedad industrial generada en este sector1. En este sentido, las patentes2, como indicadores de inversión y desarrollo tecnológico, desempeñan un papel crucial en la comprensión de cómo evoluciona la innovación, proporcionando una visión clara y global de la inversión económica en campos técnicos específicos a nivel geográfico.

Panorámica del estado actual del sector

Evolución de las patentes relacionadas con el cambio climático
Figura 1. Evolución temporal de la producción de familias de patentes relacionadas con el cambio climático.

La Figura 1 representa la evolución total de la producción de familias de patentes en las últimas dos décadas que, en total, suma a más de 5,5 millones de patentes. En el año 2000, el número de familias de patentes estaba en torno a 64.527, y a partir de ese punto, podemos observar un crecimiento constante año tras año. A medida que avanza el tiempo, se vuelve evidente el aumento significativo en la innovación tecnológica global. Destaca especialmente el gran salto en 2022 y 2023 (año donde se puede observar más solicitudes), con un número de familias de patentes considerablemente mayor, lo que podría sugerir un enfoque más intensivo en la innovación y la inversión en tecnologías relacionadas con el cambio climático.

Distribución geográfica de patentes de lucha contra el cambio climático

Distribución geográfica de las patentes contra el cambio climático
Figura 2. Distribución geográfica de las familias de patentes a nivel global.

El análisis de la distribución geográfica desempeña un papel crucial en la comprensión de las tendencias tecnológicas globales. Este apartado ofrece una visión de cómo diferentes regiones contribuyen a la innovación, revelando las áreas de enfoque de las tecnologías consideradas importantes en este contexto.

Como se puede ver en el mapa de la Figura 2, los 5 países que más familias de patentes tienen en este campo son: China, con más de 3,8 millones de familias de patentes, seguida por Japón, con más de 1,05 millones de familias de patentes; por EE. UU., con casi 700 mil familias de patentes y, por último, Alemania y Corea del Sur, con alrededor de 400 mil familias de patentes cada una.

Evolución temporal de extensión de patentes
Figura 3. Evolución temporal de la extensión local de las patentes.

Un dato que puede ayudar a entender las estrategias de inversión de estos países en este campo, es la evolución de la producción de patentes en los países más importantes en este sentido.

La Figura 3 ilustra cómo ha evolucionado el compromiso global con la investigación y desarrollo de tecnologías que abordan el cambio climático en los cinco países clave, durante las primeras décadas de este siglo. Lo que resulta especialmente evidente es el sobresaliente aumento de producción de China, que lidera el camino con un crecimiento excepcional, especialmente a partir de 2015, culminando con un destacado pico de más de 1,3 millones de familias de patentes en 2023. Por otro lado, el resto de los países parecen aumentar poco o nada el nivel de participación en el tema del calentamiento global en comparación con el país líder. Japón, el segundo país por importancia, ha mantenido una producción constante de familias de patentes en este campo, con un pico de cerca de 60.000 familias de patentes en 2013. A continuación, desatacan Estados Unidos y Corea del Sur, que muestran un aumento continuo en la producción de familias de patentes a lo largo de los años, llegando respectivamente alrededor de 65.000 y 40.000 en 2023. Por último, Alemania, el único representante europeo en la top 5 de este listado, ha mantenido una producción constante de familias de patentes, alcanzando aproximadamente 17.000 en 2023, números muchos más bajos que los otros países.

La diferencia evidente del estado europeo más importante, Alemania, demuestra el retraso técnico de los países europeos en comparación con sus competidores.

Es importante especificar que las patentes solicitadas en un país no siempre provienen directamente de empresas con sede en este país. En algunos casos, el titular de la patente puede ser una entidad que busca proteger su invención en mercados estratégicos, fuera del país donde la tecnología ha sido desarrollada. Sin embargo, incluso en estos escenarios, el hecho de que los titulares elijan extender su protección a China subraya el papel fundamental que desempeña este país en el ámbito de estas tecnologías, reflejando su creciente importancia como centro clave para la innovación.

Para un análisis más completo, habría que tener en cuenta la población y el Producto Interior Bruto (PIB) de cada país. De hecho, es evidente que un país más rico tiene más recursos para la inversión. Entonces, con el propósito de entender y aclarar el nivel de inversión y de compromiso de cada país, relacionamos la producción de patentes con el PIB de cada país.

Evolución temporal de patentes relacionadas con el PIB
Figura 4. Evolución temporal de la extensión de patentes a nivel local en relación al PIB de cada país. El eje ‘y’ representa el número de familias de patentes cada mil millones de PIB.

En la Figura 4 se enseña el número de patentes, para cada mil millones de dólares (estadounidenses) de PIB. Se puede notar en seguida la diferencia de las evoluciones, con China que lidera el grupo, manteniendo su tendencia, aunque la diferencia con Corea del Sur es mucho menos marcada si comparamos con el dato bruto de la Figura 3. Por otro lado, aunque con una producción constante, Estados Unidos se posiciona en último lugar, demostrando el menor número de patentes cada año con relación a su PIB.

El análisis de las dos gráficas anteriores ofrece una visión esclarecedora del papel protagonista de China en las tecnologías relacionadas con el calentamiento global, destacando su liderazgo en este ámbito, abarcando una parte considerable del mercado. Esto cobra aún más relevancia al considerar la producción de patentes con relación a su Producto Interior Bruto (PIB), mostrando un crecimiento excepcional en los últimos años. En contraste, los demás países muestran una evolución limitada, o en algunos casos, inexistente o negativa en base a su participación en esta lucha en comparación con el país líder.

Los protagonistas del desarrollo de patentes para luchar contra el cambio climático

Protagonistas más prolíficos de patentes
Figura 5. Titulares de patentes más prolíficos.

Una vez que hemos identificado los estados más destacados en términos de producción de patentes, nos adentramos en el escenario empresarial para conocer a los actores clave que lideran esta dinámica innovadora. Analicemos quiénes son los protagonistas principales en el ámbito empresarial, que contribuyen de manera significativa al panorama de la propiedad industrial y la innovación a nivel mundial.

En la Figura 5 es posible ver quiénes son los principales titulares de patentes clasificadas en estas tecnologías. Curiosamente, son las empresas japonesas las que dominan esta área. Toyota Motor Corp. encabeza la lista con un total de 35.445 familias de patentes, sugiriendo un enfoque significativo en la innovación y el desarrollo de tecnologías relacionadas con el calentamiento global. Hitachi Ltd. y Toshiba Corp. siguen de cerca de Toyota en términos de familias de patentes, con 27.031 y 20.621 respectivamente. Matsushita Electric IND Co. Ltd. y Robert Bosch GmbH completan la lista de los cinco principales titulares de patentes. Aunque estas dos últimas empresas tienen menos familias de patentes en comparación con las tres primeras, su presencia en esta lista indica que están jugando un papel significativo en la innovación y desarrollo de tecnologías relacionadas con este entorno.

En general, esta lista refleja la importancia del sector automovilístico y electrónico, con una mención a las empresas japonesas que, aunque sea China el país donde más se patenta, se colocan en los peldaños más altos del podio de titulares. Eso podría ser debido a una producción china más distribuida entre los titulares, es decir más titulares chinos que poseen menos patentes cada uno, si comparados a los japoneses. Otra interpretación podría ser que el mercado de las tecnologías clasificadas como relacionadas con el calentamiento global (en los aspectos tanto de producción y fabricación como de venta y uso) tenga un interés más relevante en China. Por esta última razón, los titulares pueden preferir extender las patentes en este país, teniendo en cuenta el tamaño del mercado global chino, la población y los sectores de las industrias que en China son florecientes.

Finalmente, no podemos excluir que esta tendencia se deba al mero hecho de que China es uno de los principales centros de fabricación, producción y ensamblaje de los sectores automovilístico y electrónico, atrayendo así las solicitudes de protección de nuevas invenciones que, por cómo está establecida la búsqueda, pueden caer dentro del alcance del estudio.

En nuestra opinión, lo más probable es que el comportamiento de cada país, sea debido a una multitud de causas, y para entender la contribución de cada una habría que desarrollar un tipo de análisis que queda fuera del alcance de este estudio.

Tendencias tecnológicas para luchar contra el cambio climático

Distribución Tecnológica Cambio Climático
Figura 6. Distribución de familias de patentes en áreas tecnológicas. Los tonos azules indican una ausencia o una producción baja, mientras, a medida que los tonos se acercan a marrones más oscuros, representan una densidad más alta de familias de patentes.

En este apartado, seguimos la discusión analizando la distribución tecnológica de las patentes encontradas, que, no solo proporciona una visión integral de los avances innovadores, sino que también revela las tendencias emergentes en distintos campos. Al explorar la distribución tecnológica, podemos clarificar los patrones subyacentes que definen la dirección de la investigación y el desarrollo en el paisaje de la propiedad industrial. A continuación, examinaremos con detalle cómo se manifiesta esta distribución en nuestro análisis, identificando las tecnologías predominantes y los sectores que lideran el panorama.

El mapa de calor en la Figura 6 enseña la distribución de patentes en las principales diez áreas tecnológicas. Lo que se puede notar a primera vista es que lo que más se ha desarrollado hasta ahora son las tecnologías de baterías y combustión. Por otro lado, sorprendentemente las tecnologías a las cuales normalmente nos referimos para cuando hablamos de tecnologías sostenibles tienen una representación relativamente baja. Por ejemplo, la producción de energía eólica es el área tecnológica con menor presencia en el mapa, mientras el sector fotovoltaico tampoco aparece en el grupo de las tendencias más importantes. Eso es un indicio de que, hasta la fecha, el rumbo seguido es de optimización de los sistemas y aparatos existentes, más que una verdadera búsqueda de una solución novedosa y revolucionaria. Otra interpretación, no excluyente de la anterior, es que la parte dominante de las tecnologías son las relacionadas con el mundo económico del siglo pasado, como los motores, y al mismo tiempo están intrínsecamente conectadas a la mitigación del calentamiento global como un efecto secundario1.

Para aclarar mejor este último punto, necesitamos observar la evolución temporal de las principales tecnologías, de manera que podamos entender cuáles son las tendencias y cuál es la probable proyección futura.

Evolución temporal de las áreas tecnológicas
Figura 7. Evolución temporal de las tres áreas tecnológicas más importantes.

A continuación, vamos a hacer referencia a las tecnologías más relevantes clasificadas por un sistema de clasificación llamado Cooperative Patent Classification (CPC), en concreto Y02E (denominada como tecnologías de mitigación del cambio climático en la generación, transmisión o distribución de energía), Y02P (denominada como tecnologías de mitigación del cambio climático en la producción o transformación de bienes) y Y02A (denominada como tecnologías de adaptación al cambio climático).

En la Figura 7 se puede observar que la evolución temporal de las tres tecnologías principales sigue un patrón similar hasta aproximadamente el año 2021. A partir de ese punto, las dos tecnologías que anteriormente eran menos comunes (Y02P, Y02A) experimentan un rápido aumento en su tasa de crecimiento, llegando incluso a superar a la tecnología líder en un caso, llegando al punto de que la tecnología con Y02P supera a la que hasta entonces era la tecnología líder (Y02E).

A continuación, se detallan las evoluciones de estas categorías tecnológicas:

  • Y02E: en el año 2000, nacieron 21.830 familias de patentes, y para el 2023, la cifra se ha disparado a 329.745. Esta expansión refleja un interés creciente y un enfoque en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en la generación de energía.
  • Y02P: nacieron 14.674 familias de patentes en el año 2000. Este subcampo ha experimentado un aumento constante a lo largo de los años, alcanzando en el 2023, la cifra de 408.308 familias. Esta clasificación ha experimentado el crecimiento mayor en los últimos 3 años, demostrándose potencialmente interesante para el futuro próximo.
  • Y02A: en el año 2000 se concibieron 8.260 familias de patentes y desde entonces ha crecido de manera parecida a las otras dos, incrementando la velocidad en los últimos años, llegando en el 2023 a contabilizar 281.115. Este reciente interés en esta área, consistente en tecnología desarrollada para adaptarse al cambio climático, podría entenderse como una búsqueda para brindar beneficios a corto plazo y de una limitación de daños en lugar de abordar la solución del problema en sí.

Innovación Tecnológica en la Era del Cambio Climático

En un mundo que enfrenta el desafío apremiante del calentamiento global, el análisis de patentes emerge como una valiosa radiografía de las tendencias tecnológicas para hacerle frente. La producción de patentes se ha convertido en una herramienta esencial para evaluar y entender cómo la innovación tecnológica está abordando este reto global. Nuestro estudio ha revelado que la creciente inversión en tecnologías relacionadas con la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero se centra especialmente en la generación, transmisión y distribución de energía. Sorprendentemente, las tecnologías renovables, como la eólica o la fotovoltaica, que parecen estar de moda en el desarrollo económico actual, desempeñan solo un rol marginal en comparación con las tecnologías de combustión. Esto ofrece una interesante perspectiva sobre el estado de la transición energética en la actualidad.

Al considerar a los principales actores, China ha asumido claramente un compromiso significativo en el desarrollo de tecnologías relacionadas con esta cuestión, lo que plantea preguntas y desafíos interesantes para la sociedad en términos de su contribución a la reducción de emisiones de gas a efecto invernadero y la transición hacia un futuro más sostenible.

Por último, este artículo no se adentra en un análisis cualitativo y científico exhaustivo, su objetivo principal es proporcionar una visión general del estado de la inversión en la lucha contra el cambio climático a través del análisis de las familias de patentes. Este enfoque se adopta conscientemente, reconociendo que la rigurosidad científica completa requeriría un estudio más profundo en futuras investigaciones interdisciplinarias. No obstante, esperamos haber contribuido al esclarecimiento de una parte de este complejo rompecabezas, o más bien, a proporcionar un marco potencial que pueda ayudar futuras investigaciones a completar y encuadrar la imagen global del desafío que enfrenta la humanidad.

Notas y Referencias

1La definición de la tecnología que puede mitigar el calentamiento global es un tema altamente complejo. Hay muchos tipos de tecnologías que pueden contribuir a reducir, de manera directa o indirecta, las emisiones de gas a efecto invernadero, o su absorbimiento. Un ejemplo son las tecnologías destinadas a generar energía renovable, como la eólica o la fotovoltaica, o aquellas que se enfocan en el uso y conservación o eliminación de desechos industriales. Para abordar esta diversidad, hemos decidido usar la clasificación CPC (Clasificación Cooperativa de Patentes), que proporciona unos códigos a cada solicitud de patente para ayudar a organizarla y categorizarla según su campo técnico.

Bajo el código Y02 de la CPC, las autoridades de propiedad industrial han agrupado las ‘tecnologías o aplicaciones para la mitigación del cambio climático o la adaptación al mismo’. En este contexto, hemos optado por restringir nuestra búsqueda al código Y02 para enfocarnos específicamente en las tecnologías relacionadas con la mitigación del cambio climático. Por último, se consideraron publicaciones hasta octubre del 2023. Por otro lado, la International Patent Classification (IPC) no proporciona de manera definida y clara una clasificación de estas tecnologías.

Para más información sobre la clasificación de patentes CPC, visitar la página web oficial de la CPC al siguiente enlace.

2En trabajos cuantitativos relacionados con patentes, la nomenclatura puede resultar confusa debido a la diversidad de documentos relacionados con una misma invención. Estos pueden incluir la primera solicitud de patente, la patente concedida, solicitudes de extensión de protección a otros países, divisionales y más. En conjunto, todos los documentos relacionados con una única invención conforman lo que se conoce como una “familia de patentes“. En este estudio, se ha dado prioridad a las invenciones en lugar de meras publicaciones de patentes ya que brindan una representación más precisa del estado de la técnica. Esto permite una visión más coherente y significativa en el contexto cuantitativo de nuestro análisis.

Para más información sobre las familias de patentes, visitar la página web de la Oficina Europea de Patentes (EPO) en el siguiente enlace, y para el procedimiento de solicitud de una patente, ir al siguiente enlace.

Autor

Umberto Matera

Umberto Matera

Técnico de Patentes
Licenciado en Física
Especialidad en Materiales y Nanotecnología

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