DINÁMICA DE LA DINÁMICA DE LA GEOSFERA Y RIESGOS GEOSFERA Y RIESGOS

GEOLÓGICOSGEOLÓGICOS

Parte IIParte II

Recursos energéticos: El Recursos energéticos: El carbóncarbón

Ver Infografía del carbón

El carbón es consecuencia de la acumulación de restos vegetales en una cuenca sedimentaria (pantanos, lagunas, deltas…) que son transformados por bacterias anaerobias (fermentaciones) en carbón, CH4, y CO2.

A medida que se desprenden los gases, se enriquece el carbón, que va quedando enterrado bajo capas de tierra.

Tipos de carbónTipos de carbón

Según el origen

Húmicos: Restos vegetales leñosos estratificados con rocas detríticas

Sapropélicos: Restos vegetales no leñosos (algas, hongos, esporas…) y no estratificados

Según la cantidad de

carbono

Turba: menos del 60% de carbono. Muchas impurezas, bajo poder calorífico.

Lignito: entre un 60 y un 75 % de carbono. Aspecto leñoso.

Hulla: Tiene entre un 75 y un 90% de carbono. Procede de grandes bosques de helechos.

Antracita: Contiene hasta un 95% de carbono. El carbón con mayor poder calorífico. Arde con difucultad. Se metamorfiza a grafito.

Cantidad de carbono

Turba

Antracita

Hulla o bitumen

Lignito

Tipos de Tipos de carbóncarbón

Explotación del carbónExplotación del carbón

Impacto ambientalImpacto ambientalLa extracción de carbón origina grandes cambios geomorfológicos (paisaje). Si la extracción es a cielo abierto:

•Grandes agujeros abandonados•Escombreras•Nubes de polvo•Contaminación de aguas subterráneas y superficiales•Contaminación acústica (máquinas y voladuras)

En la actualidad , en los países desarrollados, las compañías mineras están obligadas a dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo, rellenando los agujeros y reforestando la zona. También es muy importante controlar y depurar el agua de lixivación, que va cargada de materiales muy tóxicos, como metales pesados y productos químicos usados en la minería, y es muy contaminante, por lo que debe ser controlada cuidadosamente.

Si la extracción es en minas subterráneas.

•Tiene un mayor coste económico y social•Pilas de escombros de estériles•Enfermedades (silicosis)•Explosiones de grisú•Contaminación de aguas

Utilización del carbónUtilización del carbónEl principal uso del carbón es como combustible en las centrales térmicas.Los principales impactos que se originan al quemarlo son:

• Nubes de cenizas y gases• Sustancias tóxicas (metales pesados)• Formación de lluvia ácida• Incremento de gases de efecto invernadero• Alteraciones del microclima local

La legislación actual también obliga a las centrales a controlar sus emisiones. El lavado y machacado previo del carbón ayuda a reducir las emisiones de compuestos de azufre.

El petróleoEl petróleoSe empieza a extraer de forma industrial a partir de 1859 y supuso un gran avance para distintos tipos de industrias, como la energética y automóvil.

CaracterísticasCaracterísticasEl petróleo se forma a partir de la acumulación de grandes cantidades de organismos planctónicos que mueren debido a cambios ambientales a los que son muy sensibles (cambio de salinidad, enturbiamiento del agua, cambio de temperatura, etc.).

Estos restos de materia orgánica pueden quedar enterrados por arenas y arcillas formando fangos en los que se desarrollan bacterias anaerobias que descomponen los restos orgánicos, eliminando el N y O y quedando un residuo enriquecido en C y H.

El resultado de las fermentaciones es la formación de un fango rico en materia orgánica descompuesta, negro y de mal olor, que se denomina sapropel. El enterramiento de estos barros provoca un incremento de temperatura y una creciente maduración de los restos orgánicos.

Yacimientos de petróleoYacimientos de petróleo

Los yacimientos de petróleo son grandes masas rocosas con sus poros y fisuras inundados con este material (normalmente con metano por encima y agua salada por debajo).

Normalmente la roca almacén no corresponde al lugar o roca madre en la que se generó el petróleo, ya que, debido a su menor densidad, su estado fluido y la presión a la que está sometido, se produce su migración desde dicha roca hasta la que actúa como almacén.

La migración del petróleo se ve detenida en los casos en los que se encuentra una “pantalla” impermeable.

Extracción del petróleoExtracción del petróleoHay varias fases:

• Estudios geológicos• Anomalías gravimétricas• Sondeos

• Perforación y bombeo• Ascenso natural• Ascenso por la presión del gas o por

inyección de fluidos

• Oleoductos• Petroleros

Extracción

Transporte

Localización del petróleo

Refinado del crudoRefinado del crudoEl crudo (petróleo extraído sin tratar) no sirve para nada, debe ser refinado antes de utilizarse. Los procesos de refinado se denominan destilación fraccionada. Consisten en un progresivo aumento de temperatura , con lo que se consigue separar las distintas fracciones según su punto de ebullición:

1.primero los gases (metano, etano, butano, …)2.después los líquidos (gasolina, nafta, queroseno, …)3.finalmente depositados los sólidos (alquitrán, betún, …)

El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto que de él se pueden obtener por encima de los 2.000 productos.

Ventajas del petróleoVentajas del petróleo

1. Poder calorífico alto (88% del consumo energético mundial)

2. No produce depósitos sólidos (cenizas…)3. Barato4. Extracción localizada5. Industria petroquímica: Importante y fuente de

muchos productos:• Abonos• Fibras sintéticas• Plásticos

Inconvenientes – Impacto Inconvenientes – Impacto ambientalambiental

Riesgo de catástrofes:

• Incendios• Vertidos• Mareas negras

Inconvenientes – Impacto Inconvenientes – Impacto ambientalambiental

Contenido en azufre

• Liberación SO2• Lluvia ácida

Inconvenientes – Impacto Inconvenientes – Impacto ambientalambiental

Combustión:

• Liberación CO2• Efecto invernadero

Uso de la gasolina:

• Óxidos de Nitrógeno• PAN • Sustancias cancerígenas• Metales pesados

Dependencia excesivaAgotamiento (aproximadamente 80 años)Calentamiento del agua de refrigeración y alteración de ecosistemas

Infografía del petróleo

Gas naturalGas naturalEl GAS es un combustible de origen fósil que se encuentra en el subsuelo y

procede de la descomposición de materia orgánica atrapada entre estratos rocosos. Los principales son:

a) Gas de hulla, obtenido por destilación del carbón, propiedades similares al gas natural.

b) Gas natural, extraído de yacimientos subterráneos, es una mezcla de hidrocarburos principalmente metano (CH4) .

c) Propano y butano, obtenidos por destilación del petróleo, llamados gases embotellados, se almacenan en bombonas o tanques metálicos.

Gas naturalGas naturalProcede de la fermentación de materia orgánica. Es una mezcla de H2, CH4, butano, propano y otros gases en proporciones variables.

Inicialmente no se utilizaba, se consideraba un residuo que se quemaba en la extracción del petróleo.

Hoy en día está cobrando más importancia debido a su poder calorífico mayor que el petróleo

Su extracción es sencilla, fluye por la propia presión

El transporte y almacenamiento necesita una licuefacción previa.:

Mediante tuberías de acero (gasoductos) Por mar en buques metaneros, para ello se licúa a -160

ºC para reducir 600 veces su volumen.

VentajasVentajas

1.Poder calorífico alto2.Regulable3.No produce humos4.Transporte sencillo y de bajo riesgo5.Produce un 65% menos de CO2 que

otros combustibles fósiles6.No genera NOx ni SO2 (un poco), por lo

tanto no produce lluvia ácida

InconvenientesInconvenientes

1.Riesgo de explosiones2.Escapes de metano (efecto invernadero

más grave que el CO2

3.El transporte en barcos puede ser peligroso

4.Accidentes domésticos.

Infografía del gas natural

Energía nuclearEnergía nuclearLa energía nuclear es la acumulada en el núcleo de distintos elementos que se liberan en reacciones de fisión o fusión.

Fisión nuclearFisión nuclear

Al bombardear núcleos pesados con neutrones, el núcleo se divide en elementos más ligeros, más neutrones y una gran cantidad de energía. Como los neutrones pueden chocar a su vez con otros núcleos pesados se desencadena una reacción en cadena, en la que el principal problema era controlar la energía liberada

Inicialmente, todos los estudios e investigaciones están encaminados a la fabricación de bombas nucleares. La utilización con fines no militares se inicia en la década de los años 40 y conducen a la fabricación de los reactores nucleares para la obtención de energía eléctrica.

VentajasVentajas

1. Cantidades enormes de energía2. No explota como las bombas atómicas (distintos materiales:

uranio vs. Plutonio)3. Medidas de seguridad altas4. Coste económico bajo5. No genera gases de efecto invernadero

La energía nuclear tiene numerosos defensores, que señalan como principales ventajas:

InconvenientesInconvenientes

También tiene numerosos detractores, que señalan como principales desventajas:

1.Los posibles fallos de los sistemas de seguridad (accidentes nucleares como Chernóbil)2.Residuos radiactivos. Efectos nocivos de la radiación sobre los seres vivos3.Contaminación térmica4.Posibilidad de usos militares

Impacto ambientalImpacto ambiental

1. Alteración de ecosistemas cercanos a las centrales por variaciones microclimáticas: calentamiento del agua (refrigeración) y aumento de vapor de agua atmosférico.

2. Los residuos radiactivos permanecen activos mas de 10.000 años

3. Los costes de construcción y mantenimiento son altísimos

4. No es una energía renovable.Por estas razones, a pesar del auge inicial, se han parado muchos proyectos para la construcción de centrales nucleares, aunque todavía supone un importante porcentaje de la energía obtenida en el mundo desarrollado.

Infografía de la energía nuclear

Fusión nuclearFusión nuclear

• Se puede obtener hasta 4 veces más energía que con la fisión.

• Es la energía que tiene lugar en el sol.

• Se fusionan isótopos de hidrógeno y se obtiene helio y energía.

• Inicialmente hay que aportar mucha energía para iniciar la

reacción, pero luego se recupera

Ventajas de la fusión Ventajas de la fusión nuclearnuclear

Es todavía una fuente de energía teórica, pero presenta muchas ventajas frente a la fisión:

• Más energía obtenida

• Menos contaminación

• No hay radiactividad

• Materia prima abundante y barata

Infografía de la fusión nuclear

Energía geotérmicaEnergía geotérmica• Aprovecha el calor interno de la Tierra.• Tiene un elevado potencial (40 millones de veces más

energía que el gas y el petróleo), pero es difícil de aprovechar.

VentajasVentajas

• Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.

• Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón...

• Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético • Ausencia de ruidos exteriores • Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de

carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados.• No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede

mantenerse a precios nacionales o locales. • El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por

megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de tanques de almacenamiento de combustibles.

InconvenientesInconvenientes• En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por

su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.

• En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.

• Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.

• No está disponible más que en determinados lugares. • No se puede transportar (como energía primaria). • Contaminación térmica. • Deterioro del paisaje.

Infografía de la energía geotérmica

Recursos geológicosRecursos geológicos• Los recursos minerales son recursos naturales no renovables

que obtenemos de la geosfera. • Han sido continuamente explotados a lo largo de la historia

como fuente de materias primas. • En los últimos tiempos han evolucionado las técnicas de

explotación y también el impacto causado por las diferentes técnicas mineras.

Recursos mineralesRecursos minerales• Existen mas de 2000 minerales conocidos, por sólo unos 90

tienen interés industrial y comercial. • Se extraen en lugares donde la concentración es elevada:

Yacimientos• Si la concentración del mineral compensa los costes de

explotación, el yacimiento será rentable.

Mena del mineral: parte metálica y de interés del mineral.

Ganga del mineral: Material sin interés. Se amontona en escombreras de residuos o escorias

Después de sacar el mineral (minas a cielo abierto o subterráneas) el mineral es tratado para separar la mena de la ganga.

Menas metálicas de interésMenas metálicas de interés

Recursos no metálicosRecursos no metálicos

1. Rocas industriales2. Fertilizantes3. Energéticos (ya vistos en este tema)

Rocas industrialesRocas industriales

Se usan en procesos industriales de forma directa o tras un proceso de preparación.

Existen cinco grupos según el Instituto Tecnológico Geominero.

1. ARIDOS2. CONGLOMERANTES3. ROCAS DE CONSTRUCCIÓN4. VIDRIOS 5. PRODUCTOS CERÁMICOS

ÁRIDOSÁRIDOSSe extraen y se usan de forma directa. Como mucho se trituran, lavan y clasifican por tamaños

El uso principal es como componente del hormigón.

Son el grupo de rocas industriales que mayor volumen y peso supone de todos los recursos minerales. Esto implica procesos de transporte muy caros.

Se distinguen dentro de este grupo:

•Rocalla•Gravas

RocallaRocalla::

Es cualquier tipo de roca triturada para el firme de carreteras y vías de ferrocarril

GravasGravas:

Se extrae de graveras, donde se acumula de forma natural. Se explota en la cercanía al lugar de uso (ciudades…) debido al coste del transporte, lo que supone importantes impactos ambientales.

Impactos de la graveraImpactos de la graveraEl agua se usa para lavar las gravas. Aumento de la turbidezMateriales de arrastreImpacto en la flora y fauna

Montones de arenas y

gravas

Perdida de suelo y cubierta vegetal

Impacto visual

Posible transformación en vertedero incontroladoContaminación de aguas subterráneas y ríos cercanosAumento de evaporación de aguaDescenso del nivel freático

Polvo, ruidos, aumento de tráfico pesadoVertidos de aceites de maquinaria

RIO Gravera

ConglomerantesConglomerantesMateriales que contienen áridos en polvo. Se mezclan con agua para formar pastas que en contacto con el aire endurecen.

a)Arcilla: Se puede volver plástica (pierde adherencia y resistencia). Es uno de los materiales de construcción conocidos desde tiempos antiguos.

b)Cal. Procede de la roca caliza tratada a altas temperaturas. No pierde sus propiedades con el agua

c)Yeso. Se extrae directamente de las canteras. Se calcina y se mezcla con agua para su uso como argamasa.

d)Cemento. Mezcla de caliza y arcilla (3:1), cocido a más de 1400ºC para que pierda el agua y el CO2 y luego se tritura.

ARCILLA

CAL VIVA

YESO

CEMENTERA

Rocas de construcciónRocas de construcción

La arcilla, yeso y cemento también pueden considerarse rocas de construcción.

Cantera de granito

Bloques de piedra extraídas de canteras próximas al lugar de construcción (por costes del transporte). Pueden pulirse en caso de materiales ornamentales como mármoles, granitos o travertinos.

Cantera de mármol

VidriosVidriosSe obtienen derritiendo arena de cuarzo (sílice) a mas de 1700ºC con sosa y cal, y luego se deja enfriar rápidamente

Productos cerámicosProductos cerámicos

La base de estos productos es la arcilla. Se moldea en húmedo y se endurece en la cocción. Los distintos cerámicos dependen de los aditivos utilizados durante la cocción,

FertilizantesFertilizantes

Otro uso importante de las rocas es para la fabricación de fertilizantes. Principalmente se usan rocas sedimentarias que contengan P (rocas de sedimentos marinos), N, K (de sales marinas) y S (se extrae de rocas magmáticas).

Impacto ambiental de la mineríaImpacto ambiental de la minería

Impactos en la atmosfera:

a)Contaminación por partículas sólidas (polvo) y gases. En menor medida, emisiones de la maquinaria empleada en la mina.b)Contaminación acústica (maquinaria y voladuras)

Mina de cobre de Chuquicamata

Impactos en las aguas

a) Contaminación de aguas superficiales por escorrentía.

b) Arrastre de partículas sólidas, elementos metálicos.c) Contaminación de acuíferos por aceites,

hidrocarburos… o productos del lavado de las escombreras

Escombreras de una mina abandonada en Teruel

Impactos en el suelo:

a)Ocupación irreversibleb)Modificación del uso del sueloc)Aumento de la erosión

Impactos en la flora y en la fauna:

a) Eliminación del suelo que supone eliminación de la flora y por tanto también de la fauna.

b) El polvo de la mina sobre las hojas provoca disminución de la fotosíntesis y muerte de plantas.

c) La creación de carreteras para la maquinaria y transporte del mineral. Puede suponer un importante efecto barrera.

d) Los ruidos pueden suponer alteraciones de las costumbres de los animales, aumento de estrés, disminuye la reproducción…

Impacto sobre el paisaje y la geomorfología

• Cambios globales del paisaje• Escombreras• Inestabilidad de laderas (peligro de

derrumbamientos)

Impacto sobre el medioambiente Impacto sobre el medioambiente socioculturalsociocultural

• Alteración de zonas de interés cultural• Aumento de tráfico• Riesgo de accidentes• Afecta a la calidad de vida (aumento de las enfermedades

nerviosas y respiratorias en las proximidades de las minas)• Cambios demográficos (primero aumenta durante la

explotación y luego disminuye cuando se abandona la mina)• Oscilación de sueldos y poder adquisitivo