Recursos energticos y minerales 1

RECURSOS ENERGTICOS Y MINERALES

1. Recursos energticos

El 99% de la energa utilizada por hombre proviene de formadirecta o indirecta del Sol. Proceden directamente del sol laenerga solar (fotovoltaica y trmica) y la energa de la biomasa.Proceden indirectamente do sol la energa hidrulica, la elica yla energa de los combustibles fsiles. El 1% restante tiene suorigen en la propia Tierra y en la interaccin entre la Tierra, laLuna y el Sol y est representada por la energa geotrmica, laenerga nuclear y la energa de la mareas o mareomotriz.

A. Fuentes de energa convencionales y alternativas

Las fuentes de energams utilizadas en la actua-lidad son los combustiblesfsiles (carbn, petrleo ygas natural), la energahidroelctrica y la energanuclear de fisin, queconstituyen las llamadasfuentes de energa con-vencionales.

Dados los problemas queocasiona el uso de loscombustibles fsiles y de la fisin nuclear (carcter no renovable,alto coste y contaminacin asociada, tanto a la extraccin ytransporte, como a su uso, riesgo de accidente radioactivo, etc.),se est promoviendo el uso y la investigacin de fuentes deenerga alternativas o nuevas, de carcter renovable o no, entrelas que destacan la energa elica -que est alcanzando un grandesarrollo en Galicia-, la energa solar, tanto trmica comofotovoltaica, la biomasa, tanto desde el punto de vista de laobtencin de biocombustibles a partir de la misma, como de suuso para obtener energa elctrica, la energa de las mareas y delas olas, la geotrmica, el hidrgeno y, en el futuro, la fusinnuclear.

B. El sistema energtico

La energa puede aparecer bajo muchas formas: calorfica,electromagntica, mecnica, potencial, qumica, nuclear,

luminosa, etc. Cada una de las fuentes existentes proporcionauna forma de energa que puede ser usada directamente otransformada en otra forma diferente. As por ejemplo, laenerga qumica que posee el carbn es transformada por medioda su combustin en energa calorfica que usamos directamente(calefaccin y otros usos) o se transforma en energa elctricapara su distribucin a los centros de consumo, a veces muyalejados.

Se conoce como sistema energtico al conjunto de procesosnecesarios para el uso de la energa. Bsicamente los procesosque constituyen un sistema energtico son los siguientes:

Proceso de captura de la energa primaria o de explotacinde la fuente de energa. Ejemplos de procesos de captura sonla instalacin de un aerogenerador y la construccin de unembalse para retener agua. Ejemplos de extraccin oexplotacin son la perforacin de un pozo petrolfero, laexplotacin de un yacimiento de carbn, el cultivo de colzapara obtener biodiesel, etc.

Proceso de transformacin en energa secundaria, queconsiste en generar la fuente de energa que se podr utilizardirectamente. Obtencin de gasolina y otros combustibles enuna refinera de petrleo, transformacin de la energa delagua en energa elctrica en las centrales hidrulicas, o de laenerga do carbn en energa elctrica en las centralestrmicas, etc.

Proceso de transporte de los recursos energticos secunda-rios hasta el lugar de consumo: transporte de gasolina,transporte de energa elctrica, etc.

Consumo de la energa secundaria que generalmente estransformada en otra forma de energa mediante un conver-tidor adecuado. Transformacin de la energa qumica de lagasolina en trabajo mecnico mediante los motores deexplosin, transformacin de la energa elctrica en trabajomecnico, luz, calor, etc.

En sentido amplio, un convertidor es un componente del sistemaenergtico (presa y turbina, caldera, motor, etc.) que permite latransformacin de una forma de energa en otra para facilitar su

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transporte y uso. Ejemplos de convertidores son los alternado-res, motores elctricos, motores de explosin, estufas, calderasde combustin, etc

Cada proceso de conversin implica unas ciertas perdidas deenerga asociadas a cada fase de la cadena energtica, que sermenos eficiente cuanto ms larga sea sta. Adems, durante eltransporte se pierde parte de la energa por lo que la distanciaentre los centros de produccin y de consumo supone unadisminucin de la eficacia del sistema energtico.

C. Rendimiento energtico

Se llama rendimiento de un sistema a la relacin entre la energasuministrada y la que obtenemos de l, expresada en tantos porciento. As por ejemplo, el rendimiento de un motor de explosinser la relacin entre la energa mecnica recogida en el eje dela mquina y la contenida en el combustible utilizado.

El rendimiento ser menor del 100 % (el de un automvil es del13 %), debido a la existencia de perdidas energticas, algunas delas cuales son inevitables, mientras que otras se podrn corregirmejorando la eficiencia del sistema energtico. Cuando laenerga es barata no se tienen en cuenta estas perdidas, exceptoen el caso de que existan restricciones energticas.

D. Costo energtico

El costo energtico es el precio que pagamos por utilizar laenerga secundaria (recibo de la luz, coste de la gasolina, etc.).Pero adems existen otros costes ocultos, como los asociadoscon los equipos e instalaciones implicadas en todo el procesoenergtico: los de construccin, mantenimiento, desmantela-miento y eliminacin del impacto producido por su construccin(este ltimo puede ser muy elevado en el caso de las centralesnucleares o en el de las minas de carbn a cielo abierto). Otroscostes ocultos son los impactos ambientales que provocan lasdistintas fases del sistema energtico y sus consecuencias (porejemplo, las mareas negras), que muchas veces se abonan conlos impuestos que todos pagamos.

2. Energas convencionales

Las fuentes de energa usadas tradicionalmente, las llamadasfuentes de energa convencionales son los combustibles fsiles(carbn, petrleo y gas natural), la energa hidroelctrica y laenerga nuclear de fisin.

A. Combustibles fsiles

En la actualidad, el 79,6 % de la energa usada en el mundoprocede de los combustibles fsiles, que producen gravesproblemas de contaminacin y el incrementodel efecto invernadero debido a sus emisio-

2nes de CO y de otros gases. Adems hay quetener en cuenta que se trata de recursos norenovables, y aunque no se atisba un graveriesgo de agotamiento en los prximos aos,si se mantiene la actual tasa de utilizacinllegar un da, no muy lejano, en el que seagoten. De ah la necesidad de buscar otrasfuentes energticas sustitutivas que seanbaratas, limpias y renovables que permitan undesarrollo energtico sostenible.

Nota: Se denomina recurso a la estimacinterica de la cantidad total que hay en lacorteza terrestre de un determinado combus-tible fsil o de un mineral. Se denomina reser-

va a la cantidad de un combustible fsil cuya explotacin resultaposible y econmicamente rentable.

1. El carbn

El carbn se form por la acumulacin de restos vegetales en elfondo de pantanos, lagunas o deltas, que en ausencia de oxgenosufrieron un proceso de fermentacin debido a la accin deciertas bacterias sobre la celulosa o la lignina, cuyo resultado fue

2la formacin de carbn, metano y CO . Habitualmente, losestratos de carbn aparecen entre estratos de pizarra.

El carbn es un combustible de un alto poder calorfico y uno delos ms abundantes (se estiman reservas para 220 aos al actualritmo de consumo), pero tambin es el ms sucio y, debido a suelevado contenido en azufre, cuando se quema expulsa una gran

2cantidad de SO , lo que le convierte en el principal causante de

2la lluvia cida. Adems, emite el doble de CO que el petrleo.

Dependiendo de la profundidad a la que se encuentre, el carbnse explota a cielo abierto o mediante minas. Las explotaciones acielo abierto son ms econmicas, pero su impacto ambiental ypaisajstico es mayor, afectando a grandes extensiones deterreno. La actual legislacin obliga a las compaas a efectuarrestauraciones una vez finalizada la explotacin. Si el yacimientose encuentra a mayor profundidad, ser necesario perforar unamina, lo que aumenta los costes econmicos y los riesgos deaccidente y enfermedades derivadas como, por ejemplo, lasilicosis.

Por otro lado, las minas generan grandes escombreras formadaspor estriles (productos no aprovechables) que ocupan muchoterreno, produciendo un gran impacto paisajstico, lacontaminacin del aire por la produccin de grandes nubes depolvo y la contaminacin de las aguas superficiales ysubterrneas por lixiviados.

El principal uso del carbn es su combustin en las centralestrmicas para producir electricidad (el 30% de la energa elctricamundial proviene de esta fuente). El calor resultante de dichacombustin se utiliza para obtener vapor de agua, que har girarunas turbinas que movern unos alternadores quetransformarn la energa mecnica en elctrica.

Actualmente existen varias estrategias para minimizar el impactoecolgico de estas centrales. Algunas de ellas son:

Mezcla o sustitucin del carbn de peor calidad con otrosque generen ms calor y de menor contenido en azufre.

Preprocesado del carbn, machacndolo y lavndolo paraeliminar la mayor cantidad de azufre posible.

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Diseo de centrales trmicas ms eficientes, que incluyensistemas de eliminacin de los componentes sulfurados antesde emitir los gases de la combustin.

2. El petrleo

El petrleo se origin por la muerte masiva del plancton marino,debido a cambios bruscos de temperatura o salinidad del agua,que al sedimentar junto a cienos y arenas form los barrossaproplicos. La materia orgnica se convierte en hidrocarburospor un proceso de fermentacin, mientras que los cienos setransforman en arcillas que constituyen la roca madre, quequeda impregnada por dichos hidrocarburos. Con el tiempo loshidrocarburos migran hasta que se encuentran con una rocaimpermeable (roca de cobertera) y quedan alojados en los poroso huecos de otras rocas llamadas rocas almacn: areniscas,calizas con huecos de redisolucin, etc. Si afloran a la superficie,se disipan en la atmsfera y dejan un residuo slido bituminosollamado asfalto.

El petrleo se extrae en forma de crudo, constituido por unamezcla de hidrocarburos gaseosos, lquidos y slidos. Se sometea un proceso de refinado, conocido con el nombre de destilacinfraccionada, en el que se separan las distintas fracciones que loforman: primero se separan los productos gaseosos (metano,etano, butano, etc.), a continuacin los lquidos (gasolina, nafta,queroseno, fuel, etc.), quedando finalmente depositados losslidos (alquitranes y betunes).

Su transporte se realiza a travs de oleoductos y mediantegrandes petroleros, cuyos accidentes pueden tener gravesconsecuencias.

Entre los principales usos del petrleo podramos citar los gaseslicuados (de utilizacin domstica e industrial en calefacciones ycalderas), gasolina (automviles), nafta y queroseno (para laindustria qumica y como combustibles de los aviones), gasleos(para vehculos diesel u calefacciones domesticas), fuel (en lascentrales trmicas para la generacin de electricidad en lascalefacciones domsticas y en los generadores de calor indus-trial).

Otros productos resultantes de la destilacin fraccionada seutilizan como materias primas para la industria qumica,pesticidas, plsticos, fibras sintticas, pinturas, medicinas,etctera.

Pero el principal uso del combustible es para el transporte. Apesar del encarecimiento en su precio, an existen dificultadespara sustituirlo por otro tipo de energa.

3. El gas natural

El gas natural procede, al igual que elresto de los hidrocarburos, de la fermen-tacin de la materia orgnica acumuladaen los sedimentos marinos. Est com-puesto por una mezcla de hidrgeno,metano, butano, propano y otros gasesen proporciones variables.

Su extraccin es muy sencilla yeconmica, pues debido a la presin aque se encuentra, el gas fluye por s solo.Su transporte se realiza principalmentemediante gasoductos que, aunquerequieren una fuerte inversin, son muysencillos y de bajo riesgo. Un peligroasociado es el escape de metano, que,

como ya sabemos, es un gas de efecto invernadero mucho ms

2potente que el CO .

Otro mtodo de transporte del gas natural consiste en licuarlo abajas temperaturas y trasladarlo en barcos similares a lospetroleros.

El gas natural se utiliza directamente en los hogares (calefaccin,cocinas, etc.), en la industria y en las centrales trmicas, en lasque comienza a sustituir al carbn. Produce un 65 % menos de

2 2CO que los otros combustibles fsiles y no emite NO ni SO , porlo que no causa lluvia cida. Adems, en las centrales trmicas esms eficiente que el carbn o el petrleo.

Muchos analistas creen que el gas natural es el combustible idealpara utilizar hasta que se produzca la transicin a otras fuentesde energa renovables (como el hidrgeno, que podra utilizar lainfraestructura de distribucin del gas natural). Sin embargo seestima que las actuales reservas slo duraran unos veinte aossi se utilizase sustituyendo a los otros combustibles fsiles.

B. Energa nuclear de fisin

En los aos cincuenta se construyeron un en los pasesdesarrollados un gran nmero de centrales nucleares paraproducir energa elctrica a partir de la energa liberada en losprocesos de fisin nuclear de istopos de uranio.

Los enormes costes de construccin y mantenimiento de lascentrales, los fallos y paradas de los reactores y la difcil gestinde los residuos radiactivos, la han convertido en una fuente deenerga problemtica y controvertida.

As, de ser considerada como panacea de los problemasenergticos del mundo, ha pasado a ser considerada corno unmtodo peligroso e inadecuado de producir energa. Laconstruccin de centrales se ha paralizado en casi todos lospases desarrollados y actualmente existe un debate abiertosobre su futuro.

Funcionamiento de un reactor nuclear

Al dividirse un ncleo de uranio-235, por el impacto de unneutrn, se forman dos ncleos ms ligeros y se libera energa yneutrones, que al chocar con nuevos ncleos de uranio provoca-rn, a su vez, la fisin (ruptura) de stos produciendose unareaccin en cadena que si no se controla da lugar a una explo-sin atmica debido a la gran cantidad de energa liberada enpoco tiempo. Para controlar la velocidad de reaccin, se introdu-ce entre las barras de combustible nuclear un moderador queabsorbe los neutrones con lo que no pueden producir nuevasfisiones, "enfriando" as la reaccin. Este material moderador esagua en un 75 % de los reactores, grafito slido en un 20 % o

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2agua pesada (D O) en un 5%.

Para extraer el calor producido por las reacciones nuclearesexisten diversos diseos de reactores, de los que el ms comn

2es el refrigerado por agua ligera (H O). Por seguridad se utilizarncircuitos independientes entre s, para evitar que la radiactividadsalga fuera del reactor. El circuito primario, en contacto con elmaterial radiactivo, est confinado dentro de la vasija principaldel reactor, y el agua de este circuito nunca abandona el mismo.

El circuito de refrigeracin secundario enfra al primario,originando vapor, el cual impulsar unas turbinas que movernuna dinamo y producirn electricidad. Existe un tercer circuito,destinado a condensar y enfriar el vapor producido en elsecundario, cuya agua entra y sale de un depsito o ro exterior.

Aunque no presente ningn tipo de contaminacin radiactiva,una central nuclear puede provocar impactos al afectar almicroclima de la zona, hacindolo ms clido y hmedo.Adems, el agua de refrigeracin incrementa la temperatura delos ros donde va a parar y puede alterar trmicamente losecosistemas colindantes.

El combustible nuclear se obtiene a partir de mineral de uranio,que se procesa para separar el uranio-235 del resto de losistopos de este elemento. Despus se enriquece aadindoleplutonio-239 para mejorar la reaccin de fisin y as fabricar lasbarras de combustible que sern utilizadas en los reactores.

Al cabo de tres o cuatro aos la concentracin de uranio-235 esdemasiado baja como para mantener la reaccin de fisin, porlo que las barras se retiran y se almacenan en una piscina dentrodel mismo reactor. Cuando existen suficientes barras gastadas,stas se transportarn a las centrales de reprocesado, donde seextrae el plutonio y otros istopos de corta vida media. Losresiduos restantes permanecern activos al menos 10.000 aos.

Actualmente se est investigando un proceso, conocido comoamplificacin de energa, basado en otras reacciones de fisin(torio-232) que no se activan por s mismas. Para realizar la fisines necesario un acelerador de partculas que hace chocarprotones contra un bloque de plomo, inyectando los neutronesresultantes en el reactor para que ste funcione. Las ventajas deeste diseo son, por una parte, la sustitucin de restos peligrosos(los de plutonio) por otros que lo son menos (los del torio), y porotra, que la reaccin slo se mantiene mientras inyectemosneutrones, detenindose automticamente si esto seinterrumpe, lo que minimiza las posibilidades de accidentes.

C. Energa hidroelctrica

La energa potencial del agua es transformada en energaelctrica mediante los embalses, que permiten concentrar yalmacenar dicha energa. Al abrir las compuertas se libera esta

energa, impulsando unas turbinas, las cuales estn conectadasa una dinamo, que transformar la energa mecnica enelctrica.

La energa hidroelctrica es de bajo coste y de mnimomantenimiento. Adems, no emite ningn tipo de contaminacindurante su funcionamiento. Los embalses, adems, permiten laregulacin del caudal de los ros y el aprovechamiento del aguapara otros usos.

Como aspectos nega-tivos podemos desta-car: la reduccin dela diversidad biolgi-ca, la dificultad de laemigracin de lospeces y de la nave-gacin fluvial, ladisminucin del cau-dal de los ros, lam o d if ic a c i n d e lnivel fretico, lasvariaciones en elm ic ro c l im a y laeutrofizacin de lasaguas. Adems, genera riesgos geolgicos de tipo mixto alacelerar la erosin y la sedimentacin que produce sucolmatacin. Tambin conlleva riesgos inducidos por catstrofesdebidas a la posible rotura de la presa. Los costes deconstruccin son bastante elevados, implican la destruccin detierras de labor y el traslado de poblaciones. Debido a la toma deconciencia sobre el impacto producido por las grandes presas, seestn reduciendo mucho los proyectos de nuevasconstrucciones.

Una alternativa a los embalses son las minicentrales, pequeascentrales hidroelctricas que permiten atender msadecuadamente la demanda, adems de causar un menorimpacto ambiental y tener un coste econmico menor.

3. Energas alternativas

En vista de los problemas que implica la utilizacin de las fuentesde energa convencionales, se estn buscando otras alternativas,algunas de las cuales son nuevas y otras no tanto, pero casi todasellas son renovables y de bajo impacto ambiental.

A. Energas procedentes del Sol

1. Sistemas arquitectnicos pasivos

Una gran parte de la energa consumida en los hogares se utilizapara calentarlos, enfriarlos e iluminarlos, actividades en las quese puede conseguir un gran ahorro de energa y de dinero.

Para este fin utilizaremos un diseo adecuado que coincida conla arquitecturatradicional dec a d a z o n a .A d e m s , s ec o n s t r u i r ncasas que sec a l i e n t e n oe n f r e np a s i v a m e n t e ,utilizando paraello la luz del

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Sol, con paredes y cubiertas bien aisladas. sta es la llamadaarquitectura bioclimtica, heredera del saber de la arquitecturapopular.

Es posible conseguir, con un consumo mnimo, edificiosconfortables y con oscilaciones de temperatura muy pequeasa lo largo del ao. El diseo, la orientacin, el espesor de losmuros, el tamao de las ventanas, los materiales de construccinempleados y el tipo de acristalamiento son algunos de loselementos de la arquitectura solar pasiva.

2. Centrales trmicas solares

En este caso se utiliza el calor procedente del Sol para laproduccin de electricidad, para lo que hay que capturar yconcentrar la luz solar mediante tres posibles diseos: un discoparablico que concentre la luz en un punto, un conductoparablico que enfoque la luz en una lnea y un conjunto deespejos planos distribuidos en una gran superficie que reflejanla luz hacia un nico punto de una torre central. Una vezconcentrado el calor solar, se utilizar un fluido para almacenarlo(aceite, sodio lquido, ....) y posteriormente se convertir enelectricidad.

3. Centrales solares fotovoltaicas

En este caso, se convierte directamente la luz del Sol enelectricidad, para lo que se utiliza un material semiconductor(como el silicio) que al absorber fotones proporciona unacorriente de electrones, esto es, una corriente elctrica.

Cada clula se ha de realizar a partir de silicio monocristalino,por lo que su fabricacin es muy cara. Adems, el menor defectoen el cristal echa a perder la clula.

La energa fotovoltaica genera electricidad sin contaminacin, sinruido y sin partes movibles. Sus instalaciones necesitan unmantenimiento mnimo y no requieren agua.

En muchos casos su rentabilidad, pese a su alto precio, seencuentra en que se pueden establecer en zonas donde el costede la conexin de la red elctrica sera mucho ms elevado. Suimplantacin en pases en vas de desarrollo sera muyinteresante, pues al no poseer una red de distribucin elctrica,su uso sera ms econmico.

Los inconvenientes que presenta este tipo de energa son elespacio necesario para su instalacin, su impacto visual y lavariabilidad de su produccin.

En Espaa incide una radiacin solar media de 1.500kilovatios/hora por cada metro cuadrado y ao.

Actualmente Espaa es el primer productor europeo de clulassolares y paneles fotovoltaicos destinados a la exportacin. Sin

embargo, como productor de este tipo de energa an queda unlargo camino por recorrer.

4. Energa de la biomasa

La biomasa es una importante fuente que, puede contribuir apaliar el dficit energtico actual, ya que es renovable, barata yrequiere tecnologas poco complejas. Es proporcionada por unagran diversidad de productos, entre los que se incluyen losforestales (lea, madera o desechos madereros), desechosagrcolas (paja), desechos animales (excrementos procedentesde granjas) y basura (papel, cartn, restos de alimentos).

El uso de la energa almacenada en la biomasa ser renovablesiempre que replantemos tantos rboles y plantas comoutilicemos. De esta forma, adems, no alteraremos la cantidad

2neta de CO existente en la atmsfera.

Basuras urbanas. Debido a nuestro tipo de vida actual, se haincrementado en las basuras la presencia de componentescombustibles, como el papel, el cartn, etc. La eliminacin de lasbasuras por incineracin permite aprovechar la energa liberadaen la combustin para generar energa elctrica.

Transformacin en biocombustibles. Los residuos orgnicospueden transformarse, mediante la accin de bacterias y otrosprocesos qumicos, en biocombustibles lquidos o gaseosos.

Uno de stos es el biogas (60% metano y 40% dixido decarbono), producido por la descomposicin anaerobia de losresiduos y obtenido mediante la insercin de tuberas en elterrero donde se hayan enterrado los residuos. El etanol (Fig.11.24a) se puede obtener de la fermentacin y posteriordestilacin de cereales, remolacha y caa de azcar. Esteproceso se est llevando a cabo desde 1987 en Brasil, utilizandocomo origen la caa de azcar. En Estados Unidos se obtiene apartir del maz, pero su coste es mayor. El etanol se utilizamezclado con gasolina.

Otros biocombustibles son el metanol, que puede obtenerse apartir de madera, restos agrarios, basuras y carbn, y losbioaceites (biodiesel), producidos a partir de semillasoleaginosas, como la colza, el girasol y la soja (Fig. 11.24b). Estosltimos pueden utilizarse sin refinar en motores dieselmodificados, o mediante un procesado qumico previo encualquier motor diesel mezclado con gasoil.

Algunos problemas que representan estos biofueles lquidos sonlos cambios que hay que realizar en los automviles, loaltamente corrosivo de los alcoholes y las emisiones de NOx ygas formaldehdo, potencialmente cancergeno. Adems, loscoches propulsados por estos combustibles son mucho msdifciles de arrancar en climas fros, disminuyendo su autonomaentre un 30% y un 40%.

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5. Energa elica

La humanidad lleva muchos siglos utilizando la energa elicagracias a los molinos de viento. Actualmente se utilizan unosmolinos altamente tecnificados, los aerogeneradores, para suobtener en energa elctrica, mediante el acoplamiento de unadinamo que generar dicha energa.

La elica es un tipo de energa que no emite contaminacinalguna. Como aspectos negativos destacamos su impacto visual,la muerte de aves y el incremento de la erosin, ya que se secala superficie del suelo cercana. Asimismo, si se utilizan aspas concomponentes metlicos, se producen ruidos e interferenciaselectromagnticas.

Los costes de esta energa no han dejado de disminuir en losltimos aos y actualmente es una fuente de energaeconmicamente competitiva. Su produccin energtica varamucho, debido a los cambios del viento, exceptuando zonascomo Galicia, La Mancha o Tarifa. Por este motivo, se utilizacomo complemento a otras fuentes tradicionales de energa.

B. Energas independientes de la energa solar

1. Energa mareomotriz

Las interacciones del sistema Tierra-Luna-Sol producen una seriede variaciones en el nivel del mar conocidas como mareas, de lasque se puede obtener energa elctrica. Se trata de una energalimpia renovable aunque no es nueva sino que se vieneempleando desde el siglo XII en los molinos destinados a molergrano y en los aserraderos. En 1966 se construye la primeracentral mareomotriz en la desembocadura del Ro Rance(Francia) de la que, en la actualidad, se obtiene electricidadsuficiente para abastecer a la regin de la Bretaa francesa.

Su funcionamiento basa en construir una presa que cierre unabaha y deje que la marea la atraviese. Se puede aprovechar laenerga cintica que resulta tanto de la entrada de agua hacia labaha como de la que sale de ella para mover una turbina quehace girar el generador, convirtiendo la energa cintica enenerga elctrica.

2. Energa geotrmica

El calor existente en el interior de la Tierra es tambin unafuente de energa. En las zonas volcnicas es posible utilizar laenerga geotrmica para obtener vapor de agua y agua caliente.

En las centrales geotrmicas se puede introducir agua fra atravs de caeras a cierta profundidad y recoger el vapor deagua que sale a presin a travs de otras caeras. El vapor escapaz de mover una turbina que, a su vez, hace girar un genera-dor. Este ltimo transforma la energa cintica en elctrica. Estesistema se comenz a aplicar en Italia en 1904. Actualmente, losprimeros productores son EEUU, Filipinas y Mxico.

Tambin se puede aprovechar el agua caliente resultante delproceso para la calefaccin y agua caliente de los hogares y paracalentar los invernaderos, como es el caso de Islandia.

El problema de este tipo de energa es que, aunque es limpia, noes renovable, pues la energa trmica de los pozos no dura msde 15 aos y, sin embargo, tarda millones de aos en volver aregenerarse.

3. El hidrgeno como combustible

El hidrgeno es el gas ms abundante en el universo (constituyeel 75% de su masa). Es tambin muy abundante en la Tierra, perocombinado formando el agua y otras molculas.

En 1994 comenzaron a circular por Bruselas los primeros

autobuses urbanos movidos por hidrgeno (en Madrid, en mayode 2003).

Sin embargo, en la actualidad, la mitad del hidrgeno utilizadoen el mundo se extrae del gas natural, tras hacerlo reaccionarcon vapor de agua en un convertidor cataltico. En dicho proceso

2se libera CO a la atmsfera. Tambin se puede obtener a partirde otros combustibles fsiles (carbn y petrleo) y de labiomasa. Por tanto, su produccin implica un consumo de

2combustibles fsiles y, a su vez, una emisin de CO a laatmsfera.

El mecanismo ideal para su obtencin sera a partir de laelectrlisis, que consiste en utilizar una corriente continua paradescomponer el agua en sus dos componentes: hidrgeno yoxgeno. Sin embargo resulta cinco veces ms caro que cualquierotro empleado para obtener electricidad.

A pesar de todos los inconvenientes, el hidrgeno obtenido, aligual que el gas natural, se puede quemar para obtener energa.Pero, a diferencia de ste, el subproducto resultante no escontaminante, ya que se trata de agua. Adems, puede sertransportado por los gasoductos, en principio mezclado con gasnatural para posteriormente, cuando dicho combustible seagote, reemplazar a ste.

Otra forma de utilizacin del hidrgeno es en las pilas decombustible. Ya fue utilizado por la NASA para proporcionarenerga elctrica a los satlites artificiales. Estas pilas son unaespecie de bateras que convierten en electricidad la energaqumica del hidrgeno, que entra en ellas junto con el oxgeno.En el ctodo (polo -) de la pila se produce la ruptura del hidrge-no en H y electrones. Estos ltimos son conducidos a travs de+

un circuito, originando la corriente elctrica. Los iones delhidrgeno atraviesan la pila y se dirigen hacia el nodo (polo +),donde reacciona con el oxgeno, liberando agua.

Sin embargo, como ya explicamos, la mayora del hidrgeno seobtiene a partir del gas natural, lo que se traduce en emisiones

2de CO en otro lugar.

4. Energa de fusin nuclear

Se denomina fusin a la unin de ncleos ligeros para dar origena otro ms pesado, liberndose en dicho proceso de una enormecantidad de energa (ste es el mecanismo que proporcionaenerga al Sol y a las estrellas).

Si bien se conoce bien el proceso desde el punto de vista terico,en la prctica no se ha conseguido obtener energa por procesosde fusin. Se espera que dentro de 40 o 50 aos dispongamos dela tecnologa necesaria para obtener energa por este sistema.

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4. Uso eficiente de la energa

A partir de la crisis del petrleo de 1973 se plante la necesidaddel ahorro energtico. En la actualidad, los altos precios delpetrleo y el impacto ambiental de su uso han vuelto a poner demanifiesto la necesidad de la reduccin del consumo energtico.

Uno de los mecanismos de ahorro es la cogeneracin de energa,es decir, la produccin combinada de dos formas tiles deenerga (como electricidad y vapor de agua) a partir de una nicafuente de combustible. Este sistema permite utilizarprcticamente un 90% de la energa del combustible, contra el33% de eficiencia tpica del sistema elctrico. La cogeneracinest generalizada en las industrias conserveras de Galicia y enotros sectores.

Las medidas especficas de ahorro respecto al uso de la energason las siguientes:

1. Aumentar la eficiencia en el sistema elctrico. El sistema detransporte elctrico tiene una eficiencia global del 33%, es decir,se pierde el 66 % de la energa generada. Incentivar el ahorromediante ayudas econmicas para que los consumidorescompren bombillas y aparatos elctricos de bajo consumo, ascomo la realizacin de auditorias energticas con el fin dedetectar y corregir las prdidas de energa.

2. Valoracin del coste real de la energa que consumimos.

3. Valoracin de los costes ocultos de la energa. La energaelctrica puede ser limpia para los consumidores, pero sugeneracin produce contaminacin en otro lugar, en el caso deque proceda de una central trmica que funcione con carbn ocon petrleo o si procede de una central nuclear.

4. Reduccin del consumo en los diferentes sectores. En Espaadesde 1988, el transporte es el sector que consume ms energa,aproximadamente el 40%. Le sigue la industria, con un 32% y, entercer lugar, est el consumo de energa en los hogares. con 16%.

En el transporte, el mayor gasto es el de los turismos (45%). Lasindustrias que ms energa consumen son las industriasrelacionadas con el procesado de los minerales no metlicos(cemento, cermica y vidrio, principalmente).En el hogar, elmayor gasto lo produce la calefaccin y agua caliente.

5. Medidas de ahorro personales. Cada uno de nosotrospodemos ahorrar energa si adoptamos las siguientes actitudes:

Usar ms el transporte pblico y menos el privado.

Utilizar la arquitectura solar pasiva en la medida de loposible. Aislar techos y paredes e instalar dobles ventanaspara evitar las prdidas energticas de nuestras viviendas.

Comprar electrodomsticos eficientes, lmparas de bajoconsumo y cocinar con olla a presin. Instalar termostatos enlos aparatos elctricos.

Aumentar el reciclado de vidrio y papel.

5. Recursos minerales

Nuestra sociedad necesita un flujo continuo de materias primas,entre las que destacan, por su importancia, los recursosminerales. Los recursos minerales se clasifican en : metalferos(hierro, cobre, plomo, etc) y no metalferos (fertilizantes,combustibles fsiles y materiales de construccin).

A. Recursos minerales metalferos

Los recursos minerales metalferos se emplean en la obtencinde metales y de energa (como es el caso del uranio). La industria

actual depende de unos 88 minerales diferentes.

Los minerales se extraen de aquellos lugares en los que loselementos se encuentran concentrados: los yacimientos. Paraque un yacimiento resulte econmicamente rentable, losminerales que lo constituyen han de contener una proporcinelevada de un determinado metal, en cuyo caso se dice que elmineral es mena de ese metal concreto.

Una vez extrado de la mina, el mineral ha de someterse a unproceso tecnolgico en el que se extrae el metal y se desecha elresto, las escorias, que se acumulan junto a las explotaciones.

Los minerales metalferos se subdividen en: metales abundantes(aluminio, hierro, manganeso, cromo y titanio) y escasos (cobre,plomo, cinc, estao, plata, oro, mercurio y uranio).

La minera

La minera, sobre todo la llevada a cabo a cielo abierto, causagraves impactos en el medio ambiente porque se remueveninmensos volmenes de tierras y, una vez abandonados, losterrenos quedan en una situacin de degradacin total. Lalegislacin espaola obliga a las compaas mineras a larealizacin de una evaluacin del impacto ambiental previa a laconstruccin de una mina y. una vez abandonada su explotacin,han de llevar a cabo un plan de restauracin del paisaje, sobretodo en el caso de minas a cielo abierto. Adems, las compaasmineras introducen estos gastos en sus clculos sobre larentabilidad de la explotacin (Real Decreto 1116/1984, artculos1-7). Sin embargo, el mayor problema lo plantean lasexplotaciones ilegales, ya que actan al margen de esta ley.

Los impactos ms importantes producidos por las actividadesmineras son:

Impactos sobre la atmsfera: contaminacin por partculasslidas, polvo y gases, as como contaminacin acstica porla maquinaria empleada y por las voladuras.

Impacto sobre las aguas: contaminacin de aguassuperficiales por arrastre de partculas slidas, elementostxicos, etc.

Impacto sobre el suelo: ocupacin irreversible del mismo,modificacin de su uso.

Impactos sobre la flora y la fauna: consecuencia de laeliminacin del suelo o de la eliminacin directa de lacubierta vegetal y de la fauna.

Impactos sobre la morfologa y el paisaje: alteracinmorfolgica y perturbacin del paisaje. Incremento deriesgos por inestabilidad de pendientes y escombreras,subsidencias y colapsos.

B. Recursos minerales no metalferos

Dentro de este grupo se incluyen los recursos mineralesempleados como combustibles fsiles, como fertilizantes y comomateriales de construccin.

1. Minerales usados como fertilizantes. Los fertilizantesesenciales son: fsforo, nitrgeno y potasio.

2. Rocas empleadas en la construccin. Constituyen un grupo alque corresponde el mayor volumen y peso de todos los recursosminerales.

Los ms significativos son los siguientes:

Bloques de piedra.

Rocalla. Es cualquier tipo de roca triturada que se usa paraconstruir el firme de las carreteras, en las vas del ferrocarril y

Recursos energticos y minerales 8

para fabricar hormign.

Arena y grava.

El cemento. Mezcla de caliza y arcilla que se somete a unatemperatura de coccin de ms de 1 400 C para que pierda elagua y CO2 y, posteriormente, se tritura.

Hormign. Masa elaborada con una mezcla de cemento conarena o grava..

Yeso. El yeso resulta de calcinar la roca del mismo nombre.

Arcillas. Las arcillas se han empleado como materiales deconstruccin. Actualmente se emplean para fabricar ladrillos,tejas o baldosas rsticas y, adems, se pueden vidriar para hacerbaldosas o azulejos.

Vidrio. El vidrio se fabrica derritiendo a 1.700C arena decuarzo, sosa y cal, materias primas abundantes y baratas.

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RECURSOS ENERGTICOS Y MINERALES

1. Recursos energticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

A. Fuentes de energa convencionales y alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

B. El sistema energtico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

C. Rendimiento energtico.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

D. Costo energtico.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2. Energas convencionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

A. Combustibles fsiles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1. El carbn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2. El petrleo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3. El gas natural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

B. Energa nuclear de fisin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

C. Energa hidroelctrica.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Energas alternativas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

A. Energas procedentes del Sol.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Sistemas arquitectnicos pasivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Centrales trmicas solares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3. Centrales solares fotovoltaicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4. Energa de la biomasa.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

5. Energa elica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

B. Energas independientes de la energa solar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1. Energa mareomotriz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Energa geotrmica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3. El hidrgeno como combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4. Energa de fusin nuclear. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4. Uso eficiente de la energa.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5. Recursos minerales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

A. Recursos minerales metalferos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

B. Recursos minerales no metalferos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1. Recursos energticosA. Fuentes de energa convencionales y alternativas B. El sistema energticoC. Rendimiento energticoD. Costo energtico

2. Energas convencionalesA. Combustibles fsiles1. El carbn2. El petrleo3. El gas natural

B. Energa nuclear de fisinC. Energa hidroelctrica

3. Energas alternativasA. Energas procedentes del Sol1. Sistemas arquitectnicos pasivos2. Centrales trmicas solares3. Centrales solares fotovoltaicas4. Energa de la biomasa5. Energa elica

B. Energas independientes de la energa solar1. Energa mareomotriz2. Energa geotrmica3. El hidrgeno como combustible4. Energa de fusin nuclear

4. Uso eficiente de la energa5. Recursos mineralesA. Recursos minerales metalferosB. Recursos minerales no metalferos