Inacap Mineria Sustentable Jala

ASIGNATURA: MINERIA SUSTENTABLE

DOCENTE: JOSÉ ABEL LARA ARISPE

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LA MINERÍA SUSTENTABLE, EL FUTURO HA LLEGADO

RECOPILADO POR: JOSÉ ABEL LARA ARISPE

o Desde principios de los años 90’s cuando las políticas de modernización del Estado vivieron su máximo esplendor, el desarrollo sustentable o sostenible paso a ser un elemento de suma importancia no sólo paras los Estados y Organismos Internacionales, sino para las empresas, que a la luz de los acontecimientos mundiales como la globalización y la rápida aceleración de los procesos, reconocieron la obligación de procurar el crecimiento económico, social y ambiental, no sólo de sus país sino del entorno regional.

o El desarrollo sustentable por parte de las empresas mineras constituye una delas mejores opciones para combatir los conflictos sociales y ambientales, así como la contribución al desarrollo sostenible derivada de ellas. De ahí que una de las mayores preocupaciones de la humanidad en los últimos años ha sido el cuidado al medio ambiente. Los gobiernos y los organismos internacionales han puesto especial cuidado en reducir la emisión de contaminantes, y la minería no ha sido una actividad que se quede fuera de esas medidas.

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o Así, la minería ha tenido que evolucionar y ha encontrado en el modelo sustentable la mejor opción para continuar beneficiando a la industria, pero poniendo un especial cuidado al aspecto ambiental.

o El modelo sustentable, además, trata de beneficiar a la sociedad en su conjunto, con programas sociales que se enfocan a Salud, Educación, Nutrición y otros, que hacen que esta actividad inyecte progreso y aumente el nivel de la calidad de vida de los pobladores cercanos a las minas.

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Para comentar sobre la minería sustentable primero debemos definir:

oMinería:

Ésta es la obtención selectiva de minerales y otros materiales a partir de la corteza terrestre; dependiendo de los materiales a extraer, se divide en dos, metálica y no metálica.

Una vez que tenemos el concepto general de “minería”, podremos entrar de lleno a la minería sustentable. Debido a las características de la minería tradicional, una vez que se terminaba de explotar una mina, los impactos al medio ambiente eran irreversibles y la contaminación era brutal. Gracias a diversas organizaciones al cuidado del medio ambiente, los gobiernos desarrollaron mayores exigencias para las empresas mineras. Con eso en mente, la minería tuvo que desarrollar diversos modelos, siendo el sustentable el que cubre todos los parámetros, además de ofrecer beneficios invaluables a las comunidades cercanas a las minas.

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o MINERIA SUSTENTABLE:

o En términos generales, el concepto de sustentabilidad aplicado a la explotación de los recursos naturales implica tres condiciones:

La primera, que no se agote el recurso explotado.

La segunda, que no genere efectos sobre el ambiente que afecten la explotación de otros recursos o la calidad de vida de sus habitantes.

La tercera, que no sea causa de serias inequidades que amenacen la estabilidad social de su entorno.

o Aunque la minería explota recursos que no se renuevan a la escala humana, puede mantener un adecuado stock de recursos si se realiza de manera conservadora y es acompañada por la exploración constante de nuevos yacimientos. Este ha sido el caso de Chile y de Perú en las últimas décadas, donde las reservas explotadas han sido reemplazadas por importantes descubrimientos.

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Respecto a la segunda condición, el control de la contaminación y de la degradación del paisaje son aspectos centrales a cuidar, al igual que el uso de los recursos hídricos cuando la minería se desarrolla en zonas áridas o semiáridas, como es el caso de la mayor parte de la minería chilena.

Con el objeto de lograr nuevos conocimientos así como difundir las aplicaciones de criterios y metodologías modernas relativas a estos temas, se desarrolló el Proyecto CAMINAR entre 2006 y 2009.

Este programa, financiado por la Unión Europea fue ejecutado por un consorcio de universidades, instituciones y empresas de Chile, Bolivia, Perú, España, Gran Bretaña y Portugal, liderada por la Universidad de Newcastle G.B.

En Chile, el Proyecto se centró en la cuenca del Río Elqui y estuvo a cargo del Centro del Agua para Latino América y El Caribe, CAZALAC, apoyado por la Universidad de La Serena y CEAZA, así como de la empresa Schlumberger Water Services (www.cazalac.org/caminar).

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Aparte de los numerosos estudios realizados en materias como hidro-geo-química, contaminación, participación ciudadana, etc., el grupo estructurado en torno a CAZALAC produjo el libro “Minería Sustentable en Zonas Áridas. Aportes Temáticos del Proyecto Caminar”.

Esta obra, publicada como Documento Técnico Nº 15 del Programa Hidrológico de UNESCO para América Latina y El Caribe, incluye monografías relativas a Minería y Recursos Hídricos en Chile, Evaluación de Impactos Ambientales y Planes de Cierre Mineros, así como un artículo relativo a evaluación de los riesgos de drenaje ácido de minas y un léxico de términos utilizados en geología económica y minería. El libro puede ser solicitado sin costo en formato CD a [email protected]

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UNIDAD 1. EL MEDIO AMBIENTE: CONCEPTOS GENERALES

Medio Ambiente: Es el sistema exterior físico, químico y biológico, en el que conviven los seres humanos y otros organismos, y que constituye en sí mismo un conjunto complejo y cuyos diversos componentes se influyen recíprocamente. Todos los componentes del medio natural se ven afectados principalmente por la acción del hombre:

o El Agua: Contaminación de aguas continentales y marinas, uso ineficiente de recursos hídricos, sobreexplotación de acuíferos, obras de infraestructura.

o El Suelo: Cultivable, erosión y desertización, contaminación.o La Atmósfera: Contaminación del aire y acústica.o La Biodiversidad: Flora y fauna amenazada, degradación y

fragmentación de hábitats, alta incidencia de incendios forestales, pérdida de diversidad en especies agrícolas y ganaderas, sobreexplotación de recursos marinos, uniformización paisajística.

o Los Materiales: Gran producción de residuos y bajo nivel de reciclado, residuos tóxicos.


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o La Energía: Alta dependencia de fuentes no renovables, despilfarro,

residuos radiactivos.

o El Transporte: -Automóvil y avión-, Ocupación de las ciudades por el

coche, impacto de grandes infraestructuras.

o El territorio: Concentración de la población en ciudades,

implantación del modelo de ciudad extensa, abandono del medio

rural, pérdida de paisajes culturales.


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Causas de los problemas medioambientales:

1. Uso del suelo por una determinada actividad. Provoca la desaparición de masa vegetal y fauna, la destrucción de la potencialidad productiva del suelo y de su sistema de drenaje, con la consiguiente modificación del paisaje natural.

2. Contaminación provocada por agentes físicos, químicos y biológicos como consecuencia del desarrollo de la actividad urbana e industrial, así como por determinadas labores agrícolas (plaguicidas, abonos). El problema real se presenta cuando las emisiones superan la capacidad de asimilación del medio natural, de modo que los contaminantes comienzan a acumularse y a ejercer efectos negativos.

3. Agotamiento de los recursos naturales, considerando como tales al conjunto de materias de que dispone una colectividad humana para asegurar su subsistencia y bienestar.


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El agotamiento es ocasionado por la indiscriminada extracción de los

recursos, pudiendo dar lugar a un agotamiento parcial o total del

sistema (minerales, madera, pesca). Los daños ocasionados por el uso

abusivo e incontrolados de los recursos son a menudo irreparables.


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Medio ambiente y población:

a) Acción antrópica sobre el medio ambiente:

La aparición del hombre en la Tierra no tuvo al principio importantes repercusiones sobre el medio, ya que sólo disponía de rudimentarios métodos de subsistencia. Pero con el paso de los siglos el hombre adquirió los conocimientos y tecnologías suficientes para superar las limitaciones que le imponía el medio y ocasionando diversos efectos en cadena, muchas veces con resultados imprevisibles. La ruptura del equilibrio natural se produce con los microclimas.

El riesgo de agotamiento de los recursos es mayor a medida que aumenta el volumen de personas sobre la Tierra. La interrelación existente entre el hombre y el medio ambiente está limitada por las posibilidades productivas de la Tierra pero también es cierto que el hombre al cambiar la calidad del sistema ecológico puede resultar perjudicado gravemente con el deterioro del aire, las aguas y el espacio, provocando epidemias, degeneraciones y muertes.


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Medio ambiente y Población:

b) Repercusiones de la contaminación en la población:

La desigual distribución de la población en el planeta y las desigualdades inherentes a las condiciones socioeconómicas conducen a grandes desequilibrios a todos los niveles. Al ejercer la población una presión directa sobre el medio, cada una de sus actividades ha dado lugar a importantes contaminaciones, que pueden repercutir, y de hecho repercuten, sobre el propio hombre, afectando a su salud física y mental. Entre los problemas ecológicos globales, podemos destacar los siguientes: El cambio climático; la destrucción de la capa de ozono; la escasez de agua y la degradación de su calidad; la pérdida de tierra cultivable y la desertización; la destrucción de los bosques y otros ecosistemas; la pérdida de diversidad biológica y de recursos genéticos; la lluvia ácida; la contaminación de los océanos; la acumulación de ingentes cantidades de residuos, en especial los tóxicos y radiactivos; etc.


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Por poner sólo unos ejemplos concretos:

1) Los desechos gaseosos afectan al aparato respiratorio y cardiovascular del hombre y le provocan afecciones cancerosas y alergias;

2) La contaminación atmosférica es enormemente nociva para animales, plantas y edificios;

3) Se ha comprobado que la contaminación acústica provoca estrés, pérdida de audición, enfermedades cardíacas, úlceras y alergias, aunque seguramente sea también la causa de otras dolencias.


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El hombre debe completarse con la faceta social de esta crisis planetaria: una población que sigue creciendo, precisamente en las zonas más empobrecidas; un aumento de la polarización entre ricos y pobres, con países enteros por debajo del umbral de la supervivencia; múltiples conflictos bélicos; una expansión fortísima y caótica de las áreas urbanas - que ya acogen a más de la mitad de los habitantes del mundo -, con su cadena de consecuencias: progresivo deterioro del entorno urbano, nuevas patologías asociadas a los estilos de vida, etc.


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Medio ambiente y actividades humanas:

A partir de la década de los 60, cuando la crisis ambiental empieza a manifestarse con claridad, la preocupación por integrar la variable ecológica en la economía da lugar al desarrollo de nuevos conceptos, entre ellos: Eco-desarrollo, desarrollo integrado, crecimiento orgánico y múltiples acepciones del término “desarrollo sostenible”.

Este debate se mantiene circunscrito, casi exclusivamente, al mundo académico hasta la publicación, en 1987, de “Nuestro futuro común”, documento elaborado por la Comisión Mundial para el Desarrollo y el Medio Ambiente. El Informe Brundtland, como se le conoce también, populariza el concepto y la interpretación concreta que hace de él:

“Desarrollo sostenible es: El desarrollo que satisface las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.”


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El concepto tiene el acierto de esbozar una filosofía, de apuntar una dirección general de actuación que puede ser útil. Éstos son sus rasgos básicos:

o Deja clara la necesidad de conservar los recursos naturales,

o Asume la existencia de límites físicos que hacen imposible el crecimiento sin fin,

o Enfatiza la necesidad de alcanzar objetivos sociales (Satisfacer las necesidades de la generación actual y de las futuras), en lugar de objetivos individuales.

o Está inspirada en la solidaridad intra e intergeneracional:

a) Medio ambiente y Actividad Agraria:

Desde la deforestación hasta la plena utilización agraria de un terreno, la preparación de la tierra para la agricultura ocasiona un importante impacto medioambiental, que es cada vez mayor a medida que aumenta la superficie a cultivar.


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Deforestación: Aumenta la acción erosiva de los suelos, influyendo en las características de la cuenca hidrográfica.

Roturación: Provoca alteraciones en la estructura originaria del suelo, con diversas consecuencias (Falta de aireación, decrecimiento de la fertilidad). Asimismo provoca el deterioro de la calidad del agua al modificarse los minerales y sedimentos en suspensión.

Regadío: La extracción masiva de agua de los acuíferos puede provocar la desertización de la zona; en la construcción de pantanos o canalizaciones se modifican los lechos fluviales y el paisaje, creándose además, un microclima al aumentar la humedad de la zona. También influye en la calidad de las aguas al modificar el contenido de sales solubles.

Cuidado de la tierra y de las plantas: Aporta elementos contaminantes por la nutrición (abonado) y protección (fungicidas, fumigantes, etc.).


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El problema más grave que se presenta es el de la contaminación de los suelos, ya que los contaminantes pueden trasladarse a las aguas de ríos, pantanos, lagos y mares. El abuso de los fitosanitarios destruyen las defensas naturales de las plantas y los equilibrios ecológicos, aparte de quedar éstos depositados en los suelos. La utilización indiscriminada e incontrolada de productos químicos provocan perturbaciones y mortalidad de determinadas especies, con lo que se provoca un desequilibrio ecológico.

La actividad ganadera también da lugar a contaminaciones diversas a través de sus vertidos y excretas; estas últimas pueden provocar serios problemas a partir de la lixiviación de sustancias procedentes de su acumulación, afectando a las aguas subterráneas.


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b) Medio ambiente y Actividad IndustrialEn una primera etapa, la industria se enfocó como medio

imprescindible para aumentar la productividad, los beneficios económicos y el nivel de vida. Pero en la época post-industrial el hombre toma conciencia de los resultados que son consecuencia de su indiferencia al medio: desastres ecológicos, atmósfera irrespirable, lagos y ríos sin vida, etc.

Hay dos tipos de Contaminación Industrial:

Clásica: Debida a emanaciones de industrias químicas y metalúrgicas y de la combustión del carbón. Típica de la Revolución Industrial, aún se da hoy en día, y,

Moderna: Muchísima más grave que la anterior, se debe sobre todo a los hidrocarburos.


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La Actividad Industrial es responsable del vertido de numerosos contaminantes:

Partículas en suspensión, ya sea debido a tratamientos industriales o por combustión incompleta;

Gases, debidos a reacciones químicas con o sin combustión;

Vertidos sólidos, y

Líquidos, cuya filtración o vertido directo en las aguas provoca enormes problemas ambientales.

La acción contaminante de la industria puede ser: Directa o Indirecta.

En el primer caso se produce debido a los procesos de fabricación, mientras que en el segundo las emisiones contaminantes son responsables de las lluvias ácidas.


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Las industrias más contaminantes son, según Ehrlich:

las plantas de celulosa y pasta de papel,

las plantas siderúrgicas,

las refinerías petrolíferas,

los talleres de fundición y,

las industrias químicas.

Aparte de las emisiones normalmente previstas, hay hechos casuales que pueden desencadenar gravísimos problemas (Chernóbil, Seveso), cuyas dimensiones no han podido ser evaluadas aún de forma definitiva.


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CICLOS DE LA MATERIA


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CICLOS DE LA MATERIA

Los materiales necesarios para la vida en los ecosistemas se transfieren en ciclos cerrados, que permiten a los organismos vivientes utilizarlos una y otra vez, ya que se reciclan constantemente.

Para comprender mejor cómo operan estos ciclos, se debe saber que en la fotosíntesis las plantas verdes toman del ambiente abiótico (no vivo) sustancias inorgánicas, de bajo nivel energético, y las transforman en compuestos orgánicos, que sirven como fuente principal de energía y de materiales para construir el cuerpo de cualquier ser viviente.

En la trama alimentaria de un ecosistema, la materia orgánica generada por los productores (organismos foto-sintetizadores) se transfiere, sucesivamente, a través de los diferentes niveles tróficos ocupados por los consumidores.


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Cuando tales organismos mueren (o eliminan sus desechos), las sustancias orgánicas presentes en los restos cadavéricos (o en los desechos) son desintegradas por los descomponedores, hasta reducirlas a moléculas inorgánicas simples, que pueden ser tomadas por otros organismos capaces de incorporarlas a su propio organismo.

En síntesis, dentro de un ecosistema y también entre ecosistemas, la materia prima con que se construye el ser vivo circula: desde los componentes inanimados (ambiente abiótico) a los organismos vivos, luego regresa a lo inerte, de ahí a los seres vivientes y así, sucesivamente.

Este tipo de circulación se conoce como Ciclo de la Materia o Biogeoquímico. Si la materia no repitiera sus ciclos, ninguna forma viviente sobreviviría en la actualidad, porque los cadáveres y desechos orgánicos acumularían indefinidamente la materia prima que permite estructurar al organismo biológico.


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La Tierra no recibe del espacio exterior, ni pierde hacia él, cantidades significativas de materia. En consecuencia, los seres vivos tienen que satisfacer sus necesidades de sustancias orgánicas e inorgánicas utilizando, exclusivamente, la materia confinada dentro de sus propios límites.

De las sustancias inorgánicas que se mueven cíclicamente en los ecosistemas, algunas son requeridas en grandes cantidades por los organismos vivientes, razón por la cual se denominan macro-nutrientes; los ejemplos más importantes incluyen al agua, carbono, nitrógeno y fósforo.

Otras materias inorgánicas también son, necesarias para los seres vivos, pero sólo en cantidades muy pequeñas; se trata de micro-nutrientes como, por ejemplo: fierro, cobre, cloro, zinc y yodo.


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IMPORTANCIA DEL AGUA EN LA NATURALEZA


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El agua y el paisaje: El agua está en muchos lugares: En las nubes; en los ríos, en la nieve y en el mar. También está donde no la podemos ver, como en el aire mismo, en nuestro cuerpo, en los alimentos y bajo la tierra. Además, el agua cambia de un lugar a otro.

El agua es necesaria para la vida del hombre, los animales y las plantas.

Es parte importante de la riqueza de un país; por eso debemos aprender a no desperdiciarla.

Todos sabemos que el agua es indispensable para la vida y que si dejáramos de tomarla moriríamos en pocos días.

Un 70% de nuestro cuerpo está constituido por agua; encontramos agua en la sangre, en la saliva, en el interior de nuestras células, entre cada uno de nuestros órganos, en nuestros tejidos e incluso, en los huesos.


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Además de agua para beber, nosotros los seres humanos utilizamos agua en casi todas nuestras acciones, es decir, la requerimos para preparar alimentos, lavar ropa o trastes, aseo personal, riego de cultivos, cría de animales, fabricación de productos, producción de energía, etc.

Como sabemos, el agua es un líquido incoloro, insípido e inodoro; es decir, no tiene color, sabor ni olor cuando se encuentra en su mayor grado de pureza. Es un elemento vital ya que sin ella no sería posible la vida de los seres vivos (animales o plantas).

Se llama Agua potable a la que se puede beber y aguas minerales a las que brotan generalmente de manantiales y son consideradas medicinales para ciertos padecimientos.

Las aguas duras se caracterizan porque, si se hierven, dejan en el fondo del recipiente un residuo calcáreo; no sirven para beberlas y como no producen espuma con el jabón tampoco sirven para lavar.


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El agua potable es indispensable para la vida del hombre, pero escasea en la medida que la población aumenta y porque lamentablemente es desperdiciada por personas ignorantes y carentes del sentido de responsabilidad y solidaridad humana.

Después del aire, el agua es el elemento más indispensable para la existencia del hombre. Por eso es preocupante que su obtención y conservación se esté convirtiendo en un problema crucial; por ello debemos empezar a actuar.

Traer agua a la ciudad es muy difícil y muy costoso; casi toda la que consumimos proviene de sitios muy lejanos.

En todas las actividades humanas el agua está presente: en la ciudad se utiliza para la alimentación, la higiene, el riego de parques, bosques y jardines, y para fines industriales.


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CUIDEMOS EL AGUA


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El agua ha sido importante en nuestro planeta desde que se inició la vida, reflejándose en la historia. En nuestro país, antes de que llegaran los Españoles los indígenas adoraban a Tlaloc y Chac, dioses viejos, dioses de la lluvia; indispensables para que el agua no faltara.

Los Nahuas creían que los niños eran un regalo de los dioses y que antes de ser niños, nadaban en el agua en forma de pececitos de jade.

Los antiguos griegos consideraban que el agua era uno de los cuatro elementos básicos del universo. Esta creencia viajó por todo el mundo durante siglos sin perder fuerza; hoy, los científicos afirman que el agua existió desde la formación de la Tierra y que en los océanos se originó la vida.


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El agua siempre ha estado presente: en mitos o leyendas, en una cascada, para la limpieza, para calmar la sed o como medio de transporte.

Pero, más que ser famosa, el agua es una “estrella” de actualidad porque ahora se saben más detalles del agua que son vitales para que nuestro planeta siga funcionando, por ejemplo: regula el clima de la Tierra conservando temperaturas adecuadas; su gran fuerza genera energía; el agua de la lluvia limpia la atmósfera que está sucia por los contaminantes; y algo más: en los poblados y ciudades el agua se lleva los desechos de las casas e industrias.

Todo eso hace que el agua sea un elemento insustituible y muy valioso que debemos cuidar.


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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS


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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

El término acuñado del griego “bios”, vida, “geos”, tierra y química. Hace referencia a la vinculación de la composición de la tierra (y sus elementos químicos orgánicos e inorgánicos) con la vida.

El término Ciclo Biogeoquímico deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e interviene un cambio químico.

Estos Ciclos Biogeoquímicos son activados directa o indirectamente por la energía que proviene del sol.

Cualquier elemento que un organismo necesite para vivir, crecer y reproducirse se llama nutrimento o nutriente. Los organismos vivos necesitan de 30 a 40 elementos químicos, aunque el número y tipos de estos elementos pueden variar con los distintos organismos.

En general, tales nutrientes se encuentran en diversos compuestos. Los elementos circulan a través del aire, el suelo, el agua y los seres vivos.


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Gracias a los Ciclos Biogeoquímicos es posible que los elementos se

encuentren disponibles para ser usados una y otra vez por otros

organismos; sin éstos la vida se extinguiría.


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1. CICLO DEL CARBONO.


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El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre.

Este patrimonio abastece las necesidades de todos los organismos terrestres respiradores y cuando se disuelve en el agua, las necesidades de los organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos.

El producto es agua. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones respecto de los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de carbono (de dióxido de carbono) a carbohidrato. Al final se produce oxígeno molecular y así el ciclo se completa.

Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.


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2. CICLO DEL NITRÓGENO


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Todos los seres vivos requieren de átomos de nitrógeno para la síntesis de proteínas de una variedad de otras moléculas orgánicas esenciales.

El aire, que contiene 79% de nitrógeno, se utiliza como el reservorio de esta sustancia. A pesar del gran tamaño del patrimonio de nitrógeno, a menudo es uno de los ingredientes limitantes de los seres vivos. Esto se debe a que la mayoría de los organismos no puede utilizar nitrógeno en forma elemental, es decir: como gas N2.

Para que las plantas puedan sintetizar proteína tienen que obtener el nitrógeno en forma "fijada", es decir: incorporado en compuestos.

La forma más comúnmente utilizada es la de iones de nitrato, NO3-.

Sin embargo, otras sustancias tales como el amoníaco NH3 y la urea (NH2)2CO, se utilizan con éxito tanto en los sistemas naturales como en forma de fertilizantes en la agricultura.


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Fijación del Nitrógeno. La molécula de nitrógeno, N2, es bastante inerte. Para separar los átomos, de tal manera que puedan combinarse con otros átomos, se necesita el suministro de grandes cantidades de energía. Tres procesos desempeñan un papel importante en la fijación del nitrógeno en la biosfera. Uno de estos es el relámpago.

La energía enorme de un relámpago rompe las moléculas de nitrógeno y permite que se combinen con el oxígeno del aire. Los óxidos de nitrógeno formados se disuelven en el agua de lluvia y forman nitratos.

En esta forma pueden ser transportados a la tierra. La fijación atmosférica del nitrógeno probablemente representa un 5-8% del total.

La necesidad de nitratos para la fabricación de explosivos condujo al desarrollo de un proceso industrial de fijación del nitrógeno. En este proceso, el hidrógeno (derivado generalmente del gas natural o del petróleo) y el nitrógeno reaccionan para formar amoníaco, NH3.


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Para que la reacción pueda desarrollarse eficientemente, tiene que efectuarse a elevadas temperaturas (600 ºC), bajo gran presión y en la presencia de un catalizador. Hoy en día, la mayor parte del nitrógeno fijado industrialmente se utiliza como fertilizante. Quizás un tercio de toda la fijación del nitrógeno que hoy en día tiene lugar en la biosfera se efectúa industrialmente.

Las bacterias son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico tanto para su huésped como para sí mismas. En efecto, la capacidad para fijar nitrógeno parece ser exclusiva de los procariotes.

Otras bacterias fijadoras del nitrógeno viven libremente en el suelo. También algunas algas verde-azules son capaces de fijar en nitrógeno y desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la fertilidad en medios semi-acuáticos como campos de arroz.

A pesar de la amplia investigación desarrollada, todavía no es claro de que manera los fijadores del nitrógeno son capaces de vencer las barreras de alta energía inherentes al proceso.


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Ellos requieren de una enzima, llamada nitrogenasa, y un alto consumo de ATP. Aunque el primer producto estable del proceso es el amoníaco, este es incorporado rápidamente en las proteínas y en otros compuestos orgánicos que contienen nitrógeno. Podemos decir, entonces, que la fijación del nitrógeno en las proteínas de la planta (y de los microbios).

Las plantas carentes de los beneficios de la asociación con fijadores del nitrógeno, sintetizan sus proteínas con fijadores de nitrógeno absorbido del suelo, generalmente en forma de nitratos.

Descomposición. Las proteínas sintetizadas por las plantas entran y atraviesan redes alimentarias al igual que los carbohidratos. En cada nivel trófico se producen desprendimientos hacia el ambiente, principalmente en forma de excreciones. Los beneficiarios terminales de los compuestos nitrogenados orgánicos son microorganismos de descomposición. Mediante sus actividades, las moléculas nitrogenadas orgánicas de las excreciones y de los cadáveres son descompuestas y transformadas en amoniaco.


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Nitrificación. El amoniaco puede ser absorbido directamente por las plantas a través de sus raíces y, como se ha demostrado en algunas especies, a través de sus hojas. (Estas últimas, cuando se exponen a gas de amoniaco previamente marcado con isótopos radiactivos, incorporan amoniaco en sus proteínas). Sin embargo, la mayor parte del amoníaco producido por descomposición se convierte en nitratos.

Este proceso se cumple en dos pasos. Las bacterias del género nitrosomonas oxidizan el NH3 y lo convierten en nitritos (NO2

-).

Los nitritos son luego oxidados y se convierten en nitratos (NO3-)

mediante bacterias del género Nitrobacter.

Estos dos grupos de bacterias quimioautotróficas se denominan bacterias nitrificantes. A través de sus actividades (que les suministran toda la energía requerida para sus necesidades), el nitrógeno es puesto a disposición de las raíces de las plantas.


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Desnitrificación. Si el proceso descrito antes comprendiera el ciclo completo del nitrógeno, estaríamos ante el problema de la reducción permanente del patrimonio de nitrógeno atmosférico libre, a medida que es fijado comienza el ciclaje a través de diversos ecosistemas.

Otro proceso, la desnitrificación, reduce los nitratos a nitrógeno, el cual se incorpora nuevamente a la atmósfera. Así, otra vez, las bacterias son los agentes implicados. Estos microorganismos viven a cierta profundidad en el suelo y en los sedimentos acuáticos donde existe escasez de oxígeno.

Las bacterias utilizan los nitratos para sustituir al oxígeno como aceptor final de los electrones que se desprenden durante la respiración. Al hacerlo así, las bacterias cierran el Ciclo del Nitrógeno.


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3. CICLO DEL FÓSFORO


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El azufre esta incorporado prácticamente en todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos. Se desplaza a través de la biosfera en dos ciclos, uno interior y otro exterior.

El ciclo interior comprende el paso desde el suelo (o desde el agua en los ambientes acuáticos) a las plantas, a los animales, y de regreso nuevamente al suelo o al agua. Sin embargo, existen vacíos en este ciclo interno. Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra (por ejemplo, el suelo) son llevados al mar por los ríos. Este azufre se perdería y escaparía del ciclo terrestre si no fuera por un mecanismo que lo devuelve a la tierra. Tal mecanismo consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhídrico (H2S) y el dióxido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y son llevados a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del dióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.


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Las bacterias desempeñan un papel crucial en el ciclaje del azufre.

Cuando está presente en el aire, la descomposición de los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas) produce sulfato (SO4

=). Bajo condiciones anaeróbicas, el ácido sulfhídrico (gas de olor a huevos podridos) y el sulfuro de dimetilo (CH3SCH3) son los productos principales. Cuando estos dos últimos gases llegan a la atmósfera, son oxidadas y se convierten en dióxido de azufre.

La oxidación ulterior del bióxido de azufre y su disolución en el agua lluvia produce ácido sulfhídrico y sulfatos, formas principales bajo las cuales regresa el azufre a los ecosistemas terrestres.

El carbón mineral y el petróleo contienen también azufre y su combustión libera dióxido de azufre en la atmósfera.


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4. EL CICLO DEL FOSFORO


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Aunque la proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, el papel que desempeña es absolutamente indispensable. Los ácidos nucleícos, sustancias que almacenan y traducen el código genético, son ricos en fósforo. Muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, que a su vez desempeña el papel de intercambiador de la energía, tanto en la fotosíntesis como en la respiración celular.

El fósforo es un elemento más bien escaso del mundo no viviente. La productividad de la mayoría de los ecosistemas terrestres pueden aumentarse si se aumenta la cantidad de fósforo disponible en el suelo.

Como los rendimientos agrícolas están también limitados por la disponibilidad de nitrógeno y potasio, los programas de fertilización incluyen estos nutrientes.


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En efecto, la composición de la mayoría de los fertilizantes se expresa mediante tres cifras. La primera expresa el porcentaje de nitrógeno en el fertilizante; la segunda, el contenido de fósforo (como sí estuviese presente en forma de P2O5); y la tercera, el contenido de potasio (expresada sí estuviera en forma de óxido K2O).

El fósforo, al igual que el nitrógeno y el azufre, participa en un ciclo interno, como también en un ciclo global, geológico. En el ciclo menor, la materia orgánica que contiene fósforo (por ejemplo: restos de vegetales, excrementos animales) es descompuesta y el fósforo queda disponible para ser absorbido por las raíces de la planta, en donde se unirá a compuestos orgánicos.

Después de atravesar las cadenas alimentarias, vuelve otra vez a los descomponedores, con lo cual se cierra el ciclo. Hay algunos vacíos entre el ciclo interno y el ciclo externo. El agua lava el fósforo no solamente de las rocas que contienen fosfato sino también del suelo.


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Parte de este fósforo es interceptado por los organismos acuáticos, pero finalmente sale hacia el mar.

El ciclaje global del fósforo difiere con respecto de los del carbón, del nitrógeno y del azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme.

Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. El uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico lento de los sedimentos del océano para formar tierra firme, un proceso medido en millones de años.

El hombre moviliza el ciclaje del fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.


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5. CICLO DEL AGUA (CICLO HIDROLÓGICO)


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El Ciclo del Agua o Ciclo Hidrológico, que colecta, purifica y distribuye el abasto fijo del agua de la tierra. El Ciclo Hidrológico está enlazado con los otros ciclos biogeoquímicos, porque el agua es un medio importante para el movimiento de los nutrientes dentro y fuera de los ecosistemas.

La energía solar y la gravedad convierten continuamente el agua de un estado físico a otro, y la desplazan entre el océano, el aire, la tierra y los organismos vivos. Los procesos principales en este reciclamiento y ciclo purificador del agua, son la evaporación (conversión del agua en vapor acuoso), condensación (conversión del vapor de agua en gotículas de agua líquida), transpiración (proceso en el cual es absorbida por los sistemas de raíces de las plantas y pasa a través de los poros (estomas) de sus hojas u otras partes, para evaporarse luego en la atmósfera, precipitación (rocío, lluvia, aguanieve, granizo, nieve) y escurrimiento de regreso al mar para empezar el ciclo de nuevo.

La energía solar incidente evapora el agua de los mares y océanos, corrientes fluviales, lagos, suelo y vegetación, hacia la atmósfera.


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Los vientos y masas de aire transportan este vapor acuoso sobre varias partes de la superficie terrestre. La disminución de la temperatura en partes de la atmósfera hacen que el vapor de agua se condense y forme gotículas de agua que se aglomeran como nubes o niebla. Eventualmente, tales gotículas se combinan y llegan a ser lo suficientemente pesadas para caer a la tierra y a masas de agua, como precipitación.

Parte del agua dulce que regresa a la superficie de la tierra como precipitación atmosférica queda detenida en los glaciares. Gran parte de ella se colecta en charcos y arroyos, y es descargada en lagos y en ríos, que llevan el agua de regreso a los mares, completando el ciclo.

Este escurrimiento de agua superficial desde la tierra reabastece corrientes y lagos, y también causa erosión del suelo lo cual impulsa a varias sustancias químicas a través de porciones de otros ciclos biogeoquímicos.

Una gran parte del agua que regresa a la tierra penetra o se infiltra en las capas superficiales del suelo, y parte se resume en el terreno.


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Allí, es almacenada como agua freática o subterránea en los poros y grietas de las rocas. Esta agua, como el agua superficial, fluye cuesta abajo y se vierte en corrientes y lagos, o aflora en manantiales.

Eventualmente, dicha agua, como el agua de superficies, se evapora o llega al mar para iniciar el ciclo de nuevo.

La intensidad media de circulación del agua subterránea en el ciclo hidrológico es extremadamente lenta (en cientos de años), comparada con la de la superficie (10 a 120 días) y la de la atmósfera (10 a 12 días).

En algunos casos, los nutrientes son transportados cuando se disuelven en el agua corriente, en otros casos, los compuestos nutrientes ligeramente solubles o insolubles del suelo o del fondo del mar, son desplazados de un lugar a otro por el flujo del agua.


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EL CICLO DE LA ENERGÍA

INTRODUCCIÓN

Con este capítulo queremos proporcionaros herramientas suficientes para desarrollar un trabajo sobre la energía. Actualmente las fuentes de obtención de energía se han convertido en un problema para numerosas poblaciones humanas del Planeta.

Desde siempre, la humanidad ha utilizado la energía para sus necesidades, pero a partir de la revolución industrial del siglo pasado consume mucha más y de forma muy desigual. Esto nos ha llevado actualmente a una situación en la que la energía se ha transformado en un problema global, ya que es causa de numerosos impactos ambientales y conflictos sociales.

EL CICLO DE LA ENERGÍA: Cada año llega a la superficie de la Tierra una energía equivalente a 60 billones de toneladas de petróleo, 15.000 veces más que el actual consumo energético de toda la humanidad. De esta cantidad, la mitad se absorbe y se convierte en calor, el 30% se vuelve a reflejar hacia el espacio, y una quinta parte sirve para poner en marcha los ciclos hidrológicos que caracterizan el clima de nuestro planeta. Sólo una pequeña fracción de la radiación solar (0,06%) es utilizada por el mundo vegetal para accionar un mecanismo de auto-alimentación (la fotosíntesis) que da origen a la vida y a los combustibles fósiles.


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EL FLUJO DE ENERGÍA EN EL MUNDO


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Con la ayuda de esta información, se puede completar correctamente el

cuadro adjunto, de forma que se puedan ver los diferentes flujos

energéticos que se originan a partir de la radiación solar y que son el

motor de las acciones que caracterizan el mundo y la vida.


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PINCELADAS TERMODINÁMICAS(UN POCO DE CULTURA CIENTÍFICA)

Antes de continuar tratando el tema energético es importante aclarar algunos conceptos físicos de gran importancia que nos ayudarán a comprender mejor la materia.

La energía y la materia son dos caras de la misma realidad física, no se pueden separar. La suma de energía y materia es constante en el universo. La energía y la materia no se crean ni se destruyen, se transforman. La energía puede ser transformada, o pasar de una forma a otra sin destruirse. Sin embargo, cada vez que la energía se transforma de un estado a otro, la cantidad de energía disponible para realizar un trabajo disminuye, ya que una parte del flujo energético se ha perdido en forma de energía no disponible.

La eficiencia es el coeficiente entre el trabajo efectuado por una máquina y el trabajo necesario para hacerla funcionar. Este concepto se hace extensible a cualquier transformación de energía. Para las leyes termodinámicas la eficiencia nunca puede ser superior a 1. También se expresa en valores de porcentaje (0-100%).


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PINCELADAS TERMODINÁMICAS(UN POCO DE CULTURA CIENTÍFICA)

Aunque pueda parecer que dado que la cantidad de energía/materia del universo es constante, éstas se podrían utilizar tantas veces como quisiéramos, esto no es cierto puesto que hay dos formas de energía/materia: una forma disponible y otra no disponible y la suma de ambas es constante.

Los ejemplos son muy válidos para facilitar la comprensión de conceptos científicos teóricos. La cadena de transformaciones energéticas que llevan a cabo los coches es una muestra.


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Los automóviles funcionan con combustibles líquidos (gasolina o gasoil) gracias a la existencia de un motor en su carrocería, que es capaz de convertir la energía química almacenada en los combustibles en trabajo mecánico.

Este proceso de transformación comporta irreversiblemente una pérdida de energía, es decir, parte de la energía inicial no se aprovecha directamente, ya que se pierde en forma de calor durante el proceso de combustión y trabajo mecánico. Por esto cuando estacionamos un coche después de haberlo conducido durante un buen rato, no es aconsejable tocar el capó del vehículo, pues nos podemos quemar.

Las relaciones que se establecen entre los diferentes seres vivos a nivel alimentario cumplen las características típicas de cualquier transferencia. Las cadenas alimentarias van transfiriendo la energía de un organismo a otro mediante el alimento, con una eficacia del 10%. Es decir, por cada 10 kg. de herbívoros hay 1 kg. de carnívoros, lo que explica que en los ecosistemas naturales las poblaciones de herbívoros sean más numerosas que las de carnívoros.

LOS FLUJOS ENERGÉTICOS EN LOS ECOSISTEMAS NATURALES


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Las fuentes de energía se pueden dividir en dos grandes subgrupos: Permanentes (Renovables) y Temporales (Agotables).

En principio, las Fuentes Permanentes son las que tienen origen solar, de hecho todos sabemos que el Sol permanecerá por más tiempo que la especie humana. Aún así, el concepto de renovabilidad depende de la escala de tiempo que se utilice y el ritmo de uso de los recursos. Así pues, los combustibles fósiles se consideran fuentes no renovables ya que la tasa de utilización es muy superior al ritmo de formación del propio recurso. En la Tabla siguiente les proporciono información sobre las fuentes de energía primaria que se utilizan actualmente. Completad las dos últimas columnas, marcando con una cruz la casilla correspondiente:

¿Renovable o Agotable?

LAS FUENTES DE ENERGÍA: RENOVABLES O AGOTABLES


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TABLA: FUENTES DE ENERGÍA (ENERGÍA PRIMARIA)

FUENTES CARACTERÍSTICA R A

Energía fósil

Los combustibles fósiles se pueden utilizar en forma sólida (carbón)o gaseosa (gas natural). Son acumulaciones de seres vivos que vivieron hace millones de años. En el caso del carbón se trata de bosques de zonas pantanosas, y en el caso del petróleo y el gas natural de grandes masas de plancton marino acumuladas en el fondo del mar. En ambos casos la materia orgánica se descompuso parcialmente por falta de oxígeno, de forma que quedaron almacenadas moléculas con enlaces de alta energía.

Energía hidráulica

La energía potencial acumulada en los saltos de agua puede ser transformada en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas aprovechan energía de los ríos para poner en funcionamiento unas turbinas que arrastran un generador eléctrico.

Energía de la Biomasa

La biomasa, desde el punto de vista energético, se considera como el conjunto de la materia orgánica, de origen vegetal o animal, que es susceptible de ser utilizada con finalidades energéticas. Incluye también los materiales procedentes de la transformación natural o artificial de la materia orgánica.

Energía solarLa captación de la radiación solar sirve tanto para transformar la energía solar en calor (térmica), como para generar electricidad (fotovoltaica).

Energía geotérmica

Parte del calor interno de la Tierra (5.000 ºC) llega a la corteza terrestre. En algunas zonas del planeta, cerca de la superficie, las aguas subterráneas pueden alcanzar temperaturas de ebullición, y, por tanto, servir para accionar turbinas eléctricas o para calentar.

Energía nuclear

El núcleo atómico de elementos pesados como el uranio, puede ser desintegrado (fisión nuclear) y liberar energía radiante y cinética. Las centrales termonucleares aprovechan esta energía para producir electricidad mediante turbinas de vapor de agua.

Energía gravitacionalLa atracción del Sol y la Luna que origina las mareas puede ser aprovechada para generar electricidad.

R=RENOVABLE; A=AGOTABLE.RECOPILADO POR: JOSÉ ABEL LARA ARISPE

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“Aunque parezca increíble, actualmente la humanidad, sobre todo una parte de ésta (el Norte), devora los combustibles fósiles a un ritmo 100.000 veces más rápido que el de su velocidad de formación”.


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ENERGÍA DE SUMINISTRO

No se ilumina una habitación sólo pulsando el interruptor de la luz, éste es el último paso de una larga cadena de procesos de conversión. Toda fuente de energía (también denominada Energía Primaria) sufre una serie de transformaciones en cadena hasta que es utilizada por el usuario. Las tecnologías de suministro y de uso final son las encargadas de transformar la energía primaria en servicio energético.

¿Podríais representar, a partir de este esquema, algunos de estos procesos? Utiliza dibujos y flechas para que se entienda mejor.

Petróleo crudo. Extracción y refinación. Distribución. Gasolina. Coche. Desplazamiento.

Atención: la electricidad no es una fuente de energía primaria, sino una energía de suministro, disponible para el usuario y que permite obtener un servicio como por ejemplo: iluminación, funcionamiento de aparatos

domésticos, cocción, refrigeración, calentamiento, ventilación, etc.


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EL IMPACTO DE LAS ACTUALES FUENTES DE ENERGÍA

El elevado consumo de energía y la utilización de fuentes no renovables y altamente impactantes en el medio ambiente son unos de los principales responsables de la crisis ecológica de la segunda mitad del Siglo XX.

De toda la energía consumida en el mundo, el 85% proviene de quemar combustibles fósiles, el 6% de quemar biomasa (Biomasa, según el Diccionario de la Real Academia Española, tiene dos acepciones:f. Biología. Materia total de los seres que viven en un lugar determinado, expresada en peso por unidad de área o de volumen.f. Biología. Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.), el 3% del aprovechamiento de la energía hidráulica, y el 6% de la nuclear.

Mayoritariamente son fuentes no renovables, es decir, se agotan a medida que se utilizan; sucias, ya que tienen una gran repercusión en el medio ambiente, y se distribuyen de forma desigual en nuestro planeta.


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TABLA: CONSUMO DE ENERGÍA POR REGIONES, POR COMBUSTIBLE (1991). PETAJOULIS (PJ) a

Región Petróleo Carbón Gas natural NuclearE. hidráulica

bBiomasa

d

Países Industrializados cPaíses en vía de desarrolloMundo

86.07231.471

117.543

56.55836.87094.070

61.09311.87276.200

21.471801

22.272

6.0553205

9.260

2.49217.45019.942

a. Un Petajulio (PJ) = 1.015 (Joulios)

b. Incluye la electricidad producida por fuentes geotérmicas y por la fuerza del viento.

c. Países industrializados: América del Norte, Europa, Ex-URSS, Japón, Australia y Nueva Zelanda.

d. leña, abonos, residuos agrícolas.

Fuente: Naciones Unidas y Banco Mundial


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LA DESIGUAL DISTRIBUCIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍA

Las fuentes no renovables están bastante concentradas en pocos lugares y en manos de pocos estados-nación. El 77% de los recursos del carbón están en manos de 4 países (EEUU, la ex-URSS, China y Suráfrica), el 64% del petróleo y el 45% del gas natural están en la región del Oriente Medio, y el 78% de uranio está también en pocas manos (Canadá, EEUU, Australia, Namibia, Níger y Suráfrica).

Esto genera conflictos internacionales, zonas calientes con un fuerte control de los poderes económicos y dependencia energética del resto de los países.

¿Sabíais que el gas natural se transporta a lo largo de un millón de kilómetros de gaseoductos y unos 2.600 atraviesan los océanos transportando petróleo crudo?


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ENERGÍAS SUCIAS

Actualmente hay mucha bibliografía que examina la problemática

ambiental y social relacionada con el uso abusivo e irracional de fuentes

sucias y no renovables. A continuación os presentamos una tabla que

pretende resumir los impactos principales.


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EL IMPACTO DE LAS PRINCIPALES FUENTES DE ENERGÍA SUCIAS

Fuente de energía

Impacto ambiental y social Fase de utilización de la fuente

Combustibles fósiles

contaminación del suelo contaminación atmosférica contaminación del agua lluvia ácida contaminación urbana (niebla fotoquímica) mareas negras aumento del efecto invernadero disminución recursos pesqueros graves molestias a poblaciones locales violación derechos humanos

Exploraciones petrolíferas Extracción, Refinación, Transporte, Combustión.

Nuclear

contaminación del aire, contaminación del suelo y aguas subterráneas, envenenamiento radioactivo, producción de residuos de alto riesgo.

extracción de uranio, Producción de electricidad en la

central térmica, residuos de la actividad

Gran hidráulica

inundación de grandes extensiones de tierras fértiles, Deforestación, variaciones importantes en los caudales de agua, migración forzada de miles de personas aumento de enfermedades que se transmiten en el

agua dulce (ej. malaria)

Antes y Después de la construcciónde la central hidroeléctrica


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El transporte del petróleo crudo se realiza principalmente por mar y es

causa de contaminación:

o Operaciones de carga y descarga en los puertos,

o limpieza de tanques de los barcos a mar abierto,

o accidentes de las petroleras que son las responsables.

La relación está clara: transporte de petróleo-contaminación marina y

mareas negras.


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UN LARGO SUEÑO

"Algún día el ser humano despertará de una larga pesadilla y recordará su propio pasado energético... rodeado de diferentes medios para captar la energía solar, no comprenderá la locura de los que se embarcan en la aventura de agotar en menos de 250 años unos recursos fósiles que habían tardado 600 millones de años en formarse. Pero todavía no nos hemos despertado, todavía continuamos en el sueño". Gerald Foley.

En los dos capítulos siguientes tratábamos dos problemáticas fundamentales en el tema energético: el Cambio Climático y la Industria Nuclear. Seguramente habéis oído hablar de estas cuestiones.

De hecho, hay muchas publicaciones que informan y discuten sobre estas dos problemáticas, lo cual facilitará vuestro trabajo de investigación y búsqueda de recursos.


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LA QUÍMICA VERDE: INTRODUCCIÓN

Es cierto que la mayoría de la contaminación no proviene de industrias químicas. Sin embargo, en muchos de los accidentes están implicados productos químicos en cualquier etapa de la producción o transporte, y la mayoría de las fuentes de contaminación son productos químicos.

Muchos agentes contaminantes son sintéticos y se vierten al medio ambiente de manera continua por las industrias químicas; pérdidas de fluidos, materiales residuales se vierten a los medios acuosos naturales.

Una proporción importante de los productos químicos diseminados en el medio ambiente se vierte no por la industria química, sino por otras actividades que los utilizan: agricultura, industria textil, construcción, automóvil, limpieza, farmacéutica, etc.


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LA QUÍMICA VERDE: ANTECEDENTES

A finales de la década de los 60 y principios de los 70 se le dio gran importancia al medio ambiente, así fue como se llevo acabo la creación de la Agencia de Protección Medioambiental (EPA) y la celebración del Primer Día de la Tierra, los cuales tuvieron lugar en 1970. A partir de entonces se han aprobado más de 100 leyes relacionadas con el medio ambiente.


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Aunque estas leyes han llegado a una buena consecución, en términos de

mejorar nuestro medio ambiente, mediante el control de la exposición a

sustancias peligrosas, todavía hay un largo camino que recorrer. Por

ejemplo, bajo el Inventario de Sustancias Tóxicas Emitidas (TRI), que

forma parte del Plan de Emergencia y de los Derechos Comunitarios al

Conocimiento de las Leyes (EPCRA), las empresas están obligadas a emitir

un informe acerca del uso y/o liberación de ciertas sustancias peligrosas.


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Un nuevo paradigma para la EPA aparece en la última década, anunciada en

parte por el Acta de Prevención de la Contaminación de 1990 Pollution

Prevention Act of 1990. Ésta es la primera y única enfocada a prevenir más

que a la típica de tratar y reparar. Actualmente, la EPA, en asociación con la

Industria, están intentando encontrar métodos más flexibles y

económicamente viables no sólo en las regulaciones ya existentes, sino

también en prevenir la contaminación desde su origen. En 1991 la Química

Verde se convirtió en un objeto formal de la EPA (Green Chemistry at EPA).


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LA QUÍMICA VERDE: OBJETIVOS

OBJETIVOS:

• Contribuir a la difusión de la Química Verde,

• Realizar investigación en el contexto de la Química Verde,

• Promover y realizar de manera continua proyectos de investigación

específicos relacionados con Química Orgánica Verde,

• Contribuir al mejoramiento de la enseñanza experimental de la Química

Orgánica.


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LA QUÍMICA VERDE: METAS

METAS:

• Rutas sintéticas de bajo impacto ambiental: para proporcionar nuevas síntesis que reduzcan, en su conjunto, el uso intensivo de materias primas, energía y la formación de residuos, especialmente aquellos que son más tóxicos o difíciles de tratar,

• Sustitución de los disolventes orgánicos: disolventes que no sean inflamables, ni tóxicos, que no produzcan emisiones de compuestos orgánicos volátiles,

• Generar reacciones en ausencia de disolventes.

• Reactivos "verdes": sustituyendo reactivos peligrosos por otros más benignos,

• Productos químicos más seguros: reduciendo la toxicidad de una molécula sin sacrificar la eficacia de su función.


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LA QUÍMICA VERDE: DEFINICIÓN

La Química Verde también llamada Química Sostenible, consiste en una filosofía química dirigida hacia el diseño de productos y procesos químicos que implica la reducción o eliminación de productos químicos peligrosos (para los materiales, las personas y el medioambiente). Por lo tanto, la Química Sostenible se centra en las reacciones y procesos que se llevan a cabo en la Industria Química e industrias afines. Es necesario distinguirla de la Química Ambiental que estudia el comportamiento de los compuestos químicos (naturales o sintéticos) en el medioambiente.

También hay que destacar que la Química Sostenible tiene un carácter preventivo (Evitando, en la medida de lo posible, la generación de productos peligrosos), mientras que la remediación medioambiental se dirige hacia la eliminación de productos dañinos que ya se han vertido a la naturaleza. La Química Verde es el uso de la química para prevenir la contaminación. En particular, la Química Verde es el diseño de productos o procesos que reducen o eliminan el uso o la producción de sustancias peligrosas.


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LA QUÍMICA AMBIENTAL: ÁMBITO DE ACTUACIÓN

La Química Sostenible no puede considerarse como una nueva especialidad dentro de la química, sino como un conjunto de principios para abordar el desarrollo sostenible previniendo la contaminación desde el origen.

En este sentido, es una materia multidisciplinar que implica a las distintas especialidades de la química, bioquímica, ingeniería química, toxicología y legislación.

Por otra parte, aborda todo el proceso de elaboración de un producto químico, desde las materias primas, diseño e investigación, producción, consumo y reciclado o eliminación.


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PROCESO DE ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO QUÍMICO

La escasez de materias primas, combustibles fósiles que son actualmente la base de la química, plantea un reto de futuro.

Aunque la cantidad de reservas y su duración es objeto de amplias discusiones, es reconocido el aumento de los precios que seguirá en el futuro. Esto nos lleva al empleo de materias primas renovables y, por tanto, al diseño de tecnologías para su aprovechamiento, es decir, el diseño de procesos para la extracción de los productos de las materias primas y para su transformación en productos de utilidad industrial.

La Química Sostenible es el diseño de productos químicos y procesos que reducen o eliminan el uso y generación de sustancias nocivas.


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QUÍMICA AMBIENTAL

La química ambiental, denominada también química medioambiental es la aplicación de la química al estudio de los problemas y la conservación del ambiente. Estudia los procesos químicos que tienen lugar en el medio ambiente global, o en alguna de sus partes: el suelo, los ríos y lagos, los océanos, la atmósfera, así como el impacto de las actividades humanas sobre nuestro entorno y la problemática que ello ocasiona.

La química de la atmósfera, a medida que la comunidad internacional presta más atención a las tesis del ecologismo (con acuerdos internacionales como el Protocolo de Kioto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero), es una disciplina que ha ido cobrando cada vez más importancia.

El desarrollo de esta disciplina mostró las graves consecuencias que tuvo para la capa de ozono, el uso generalizado de los clorofluorocarbonos.


http://es.wikipedia.org/wiki/Clorofluorocarbono

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Tras las experiencias con la lluvia ácida, la combinación de química medioambiental e ingeniería química resultó en el desarrollo de los tratamientos para limitar las emisiones de las fábricas.

También la química medioambiental se ocupa de los procesos, reacciones, evolución e interacciones que tienen lugar en las masas de agua continentales y marinas por el vertido de contaminantes antropogénicos. Asimismo, estudia los tratamientos de dichos vertidos para reducir su carga dañina.

También hay interacción entre la llamada Química Sostenible o Química Verde y la Preservación del Ambiente, pues aquella estudia optimizar los procesos productivos químicos, eliminando productos secundarios, empleando condiciones menos agresivas (de presión y temperatura, de tipo de disolvente).

La Química Ambiental se encarga de realizar la supervisión de los proyectos industriales, teniendo en cuenta el impacto ambiental.


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LA QUÍMICA AMBIENTAL Y LAS CINCO ESFERAS

Tradicionalmente, las ciencias ambientales han estudiado los procesos e

interacciones en la Mesosfera, la Exosfera, la Geosfera y la Biosfera.

La Química Ambiental no sólo se encarga del estudio de la vida,

transporte y evolución de las sustancias en los ámbitos antes señalados,

sino que debe añadir quinta esfera, la Antroposfera, que involucra las

actividades y sustancias realizadas por los humanos.


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LA QUÍMICA AMBIENTAL Y SU DIVISIÓN

Dentro de la Química ambiental, podríamos encontrar las siguientes divisiones, aunque es una materia en la que es difícil hacer separaciones rotundas, pues la mayoría de los ciclos biogeoquímicos afectan a algunas, o a todas, las partes:

o Química de la Atmósfera,

o Química de la Hidrósfera. Predomina, por su importancia, la Química

de los Océanos,

o Química Edáfica o Química del Suelo,

o Química de la Biosfera,

o Química Verde.


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La Exosfera o Exósfera es la capa de la atmósfera terrestre en la que los gases poco a poco se dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior.

Es la última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la Termosfera, aproximadamente a unas 360 millas de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe prácticamente el vacío. Es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades físico–químicas.

Su límite inferior se localiza a una altitud generalmente de entre 600 y 700 km, aproximadamente. Su límite con el espacio llega en promedio a los 10.000 km por lo que la Exosfera está contenida en la Magnetosfera (500-60.000 km), que representa el campo magnético de la Tierra.

En esa región, hay un alto contenido de polvo cósmico que cae sobre la Tierra y que hace aumentar su peso en unas 20.000 toneladas. Es la zona de tránsito entre la Atmósfera Terrestre y el Espacio Interplanetario y en ella se pueden encontrar satélites meteorológicos de órbita polar.

En la Exosfera, el concepto popular de temperatura desaparece, ya que la densidad del aire es casi despreciable; además contiene un flujo o bien llamado Plasma, que es el que desde el exterior se le ve como los Cinturones de Van Allen. Aquí es el único lugar donde los gases pueden escapar ya que la influencia de la fuerza de la gravedad no es tan grande. En la Exosfera también se encuentran los satélites artificiales.RECOPILADO POR:

JOSÉ ABEL LARA ARISPE

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La Termosfera es la capa de la atmósfera terrestre que se encuentra entre la Mesosfera y la Exosfera, cuya extensión comienza aproximadamente entre 80 y 120 kilómetros de la Tierra, prolongándose hasta entre 500 y 1000 kilómetros de la superficie terrestre.

Dentro de esta capa, la radiación ultravioleta, pero sobre todo los Rayos Gamma y Rayos X provenientes del Sol, provocan la ionización de átomos de sodio y moléculas. En dicho proceso los gases que la componen elevan su temperatura varios cientos de grados, de ahí su nombre. Es la capa de la atmósfera en la que operan los transbordadores espaciales. Las partículas de aire en la termósfera están muy separadas. Algunas veces, las partículas de gas en esta capa son pasadas a llevar por energía eléctrica proveniente del Sol. Cuando ocurre esto se puede ver en el cielo nocturno las llamadas auroras boreales y australes.La Termosfera es una de las capas de la atmósfera terrestre -la cuarta específicamente - llamada así por las elevadas temperaturas que se alcanzan en ella debido a que los gases están ionizados (por eso también se denomina Ionosfera). Si el sol está activo, las temperaturas en la Termosfera pueden llegar a 1.500 °C. En esta capa la temperatura se eleva continuamente hasta más allá de los 1000 °C. Está constituida por gran cantidad de partículas con carga eléctrica.


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En Meteorología se denomina Mesosfera o Mesósfera a la parte de la Atmósfera situada por encima de la Estratósfera y por debajo de la Termosfera. En la Mesosfera, la temperatura va disminuyendo a medida que se aumenta la altura, hasta llegar a unos -80 °C a las 50 millas aproximadamente. Se extiende desde la Estratopausa (zona de contacto entre la Estratosfera y la Mesosfera) hasta una altura de unos 80 km donde la temperatura vuelve a descender hasta unos -70 °C u -80 °C.La Mesosfera es la tercera capa de la Atmósfera de la Tierra. La temperatura disminuye a medida que se sube, como sucede en la Troposfera. Puede llegar a ser hasta de -90° C. Es la zona más fría de la atmósfera.


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La Estratosfera o Estratósfera es una de las capas más importantes de la Atmósfera esta se sitúa entre la Troposfera y la Mesosfera, y se extiende en una capa que va desde los 10 hasta los 50 km., de altura aproximadamente.

La temperatura aumenta progresivamente desde los -55 °C de la Tropopausa hasta alcanzar los 0 °C de la Estratopausa, aunque según algunos autores puede alcanzar incluso los 17 °C o más. Es decir, en esta capa la temperatura aumenta con la altitud, al contrario de lo que ocurre en las capas superior e inferior. Esto es debido principalmente a la absorción de las moléculas de ozono que absorben radiación electromagnética en la región del ultravioleta.

En la parte baja de la estratósfera la temperatura es relativamente estable, y en toda la capa hay muy poca humedad.

La Estratósfera es una región en donde se producen diferentes procesos radiactivos, dinámicos y químicos. La mezcla horizontal de los componentes gaseosos se produce mucho más rápidamente que la mezcla vertical.

A una altura aproximadamente de 2.5 veces la altura del Everest y unas 50 veces el Empire State de New York sólo algunos aviones como el Mig-31 ruso, el SR-71, el Concorde, el U-2 y el UAV RQ_$ Global Hawk pueden volar.

Cerca del final de la Estratósfera se encuentra la Capa de Ozono que absorbe la mayoría de los rayos ultravioleta del Sol.RECOPILADO POR:

JOSÉ ABEL LARA ARISPE

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La Troposfera o Tropósfera es la capa que va desde el suelo hasta una altura media de 10 km puesto que su espesor no es constante.

Tiene alrededor de 12 km de espesor en el Ecuador terrestre y solo 6 km en los polos, y en ella ocurren todos los fenómenos meteorológicos que influyen en los seres vivos, como los vientos, la lluvia y las nieves.

Además, concentra la mayor parte del oxígeno y del vapor de agua. En particular, este último actúa como un regulador térmico del planeta; si no, las diferencias térmicas entre el día y la noche serían tan grandes que no podríamos sobrevivir. Es de vital importancia para los seres vivos.

La troposfera es la capa más delgada del conjunto de las capas de la atmósfera.

La temperatura en la Troposfera desciende a razón de aproximadamente 6,5 ºC por kilómetro de altura, por encima de los 20.000 metros de altura.


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ATMÓSFERA TERRESTRE

Es la capa gaseosa que envuelve a la tierra, esta formado de aire puro en

combinación con otros gases como el vapor de agua, ozono, anhídrido

carbonizo, as¡ como de partículas salidas. Está dividida según su

temperatura en 8 estratos como se observa en la siguiente Tabla.


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TABLA: ESTRATIFICACIÓN DE LA ATMÓSFERA TERRESTRE

ESTRATO CARACTERÍSTICAS

Troposfera Empieza en la superficie y alcanza una altitud de 8 Km., en los polos y 18 Km., en el Ecuador. En la Troposfera ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. La temperatura decrece con la altura a razón de 6.5 ºC/Km.

Tropopausa Limite superior de la Troposfera, esta seccionada por dos corrientes de chorro. La temperatura se mantiene constante alrededor de -57.0 ºC.

Estratosfera Se extiende desde la Tropopausa hasta una altitud de 50 a 55 Km. En la Estratosfera alta se encuentran temperaturas semejantes a las de la superficie terrestre. En esta capa se forman las nubes nacaradas.

Estratopausa Es el limite superior de la Estratosfera. La temperatura se mantiene casi constante.

Mesosfera Se extiende desde la estratopausa hasta una altura aproximada de 80 Km. En la Mesosfera superior se alcanzan las temperaturas más bajas de la atmósfera, aproximadamente de -100 C.

Mesopausa Es el limite superior de la Mesosfera, hasta esta altura la composición de la atmósfera permanece homogénea (Homosfera). En este estrato se forman las nubes noctilucentes que se observan en las altas latitudes.

Termosfera Se encuentra sobre la Mesopausa y su limite superior varía entre el día y la noche, alcanzando hasta 500 Km., de día. Hasta aquí se extiende la ionosfera.

Exosfera Está después de la Termosfera y alcanza hasta unos 600 Km.


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CARACTERÍSTICAS DE LA ATMÓSFERA DE LA TIERRA

La Tierra puede retener su atmósfera al ser lo bastante masiva para atraerla gravitatoriamente. No todos los cuerpos celestes poseen una, ya que el gas tiende a partir si la masa del cuerpo no es suficientemente grande para retenerlo. La Luna, por ejemplo, carece de ella. Esto es así porque la atracción entre dos cuerpos, como en el caso de un planeta y su atmósfera, es directamente proporcional a su masa e inversamente a la distancia entre ellos.


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La nuestra es vieja, nada menos que 4.500 millones de años. Data de cuando se originó el planeta, entonces estaba constituida por dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua, metano y amoníaco. Al pasar los millones de años, su composición ha ido modificándose, y ahora es de un 78% de Nitrógeno (N2), un 21% de Oxígeno (O2) y un 1% de otros gases, en los que domina el Argón. Prácticamente todo el Oxígeno es resultado de la fotosíntesis. En la atmósfera actual, el agua (H2O) está presente entre un 0 y un 7%, el ozono (O3) entre un 0 y un 0,01%, y el dióxido de carbono (CO2) entre un 0,01 y un 0,1%. Pese a estas pequeñas cantidades, que varían en función de las reacciones químicas, estos compuestos realizan un "trabajo" importante.

La Atmósfera se extiende hasta unos 600 km por encima del planeta, y se divide en cuatro capas concéntricas: Troposfera, Estratosfera, Mesosfera y Termosfera. Entre dos de ellas, siempre hay una pausa (Zona de Transición). La más conocida es la Tropopausa, la primera yendo hacia arriba, tras la Troposfera. RECOPILADO POR: JOSÉ ABEL LARA ARISPE

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Limita la parte de la Atmósfera en la que ocurre la vida y donde se sitúan la mayoría de sus componentes atraídos gravitatoriamente por la cercanía del planeta: gases y vapor de agua. Este último regula la temperatura al absorber la radiación solar y el calor terrestre.

La Troposfera, donde ocurre la Meteorología, la que hace llover, es la capa más delgada: de 8 km (en los polos) a 14 km (en el Ecuador). Al ir subiendo en ella, la temperatura desciende unos 6 ºC por km, hasta alcanzar los 52 ºC bajo cero (El espesor y temperatura de las capas atmosféricas varían según el lugar geográfico y el momento del año, de modo que los valores dados son orientativos).

El grosor de las capas aumenta conforme están más alejadas del planeta que las retiene. La Estratosfera se extiende hasta unos 50 km, por lo que su espesor es de unos 30 km. Es famosa por albergar la Capa de Ozono (O3), a una altitud entre 20 y 30 km, que absorbe la radiación ultravioleta (a una longitud de onda entre 290 Nm y 320 Nm).


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Ésta es nociva para los seres vivos, pues afecta a los ácidos nucleicos de sus células. Sin la capa de ozono, parece imposible que la vida hubiera podido tener lugar. La retención del ultravioleta provoca un aumento de la temperatura en la estratosfera superior, que llega a estar a "sólo" 3 ºC bajo cero. Algunos aviones suben hasta esta capa por un tiempo breve, pero la mayoría permanece en la troposfera.

Prácticamente lo que se llama comúnmente aire, que es la mezcla de gases, se sitúa en la troposfera y la estratosfera. En la mesosfera, ya casi no queda. Esta capa llega hasta los 85 km., y desciende a 83 ºC bajo cero a causa de la altitud y la ausencia de ozono y vapor agua que retengan calor. En ella, los gases son cada vez más ligeros. Los más pesados van quedándose debajo, pues cuanto mayor es su masa molecular, con más fuerza actúa sobre ellos la gravedad reteniéndolos más cerca de la Tierra. En la mesosfera, los objetos procedentes del espacio empiezan a calentarse a su llegada al Planeta Azul. Por ejemplo, es donde los meteoritos "se encienden" generando las estrellas fugaces.


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La termosfera se expande hasta los 600 km. La temperatura puede superar los 1.000 ºC, por lo cual las reacciones químicas ocurren a una velocidad superior que en la superficie terrestre. La ionosfera es la parte de la termosfera ionizada por la radiación solar, y es responsable del fenómeno de las auroras, visibles en torno a los polos terrestres. Causadas por el viento solar, son más o menos intensas dependiendo de la actividad del Sol. Gracias a que la ionosfera refleja las ondas de radio de onda larga, podemos utilizar este modo de comunicación.

La termosfera da paso a la exosfera. En ella, el hidrógeno y el helio son los principales componentes, encontrándose a densidades mínimas. A partir de ahí, está el vacío espacial, del cual la atmósfera nos separa. Las capas atmosféricas se distinguen principalmente por sus particulares características en composición química, densidad y temperatura.


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Antaño, se deducía la naturaleza de la atmósfera a partir de sus efectos, por ejemplo en el clima u observando el cielo, pues los rayos solares al colisionar con ciertas moléculas son re-emitidos en una longitud de onda distinta, dando lugar en ocasiones a coloridos espectaculares. En cierto modo, se podría afirmar que se estudiaba "desde dentro" de la envoltura atmosférica. En el presente se hace "desde fuera", situando instrumentos en el espacio exterior.

A esta capa gaseosa que envuelve la Tierra, se le tienen que agradecer muchas cosas: la absorción de energía solar, incluyendo la ultravioleta, dañina para la vida; su papel en el ciclo del agua y en el de otros elementos químicos; y su efecto moderador del clima terrestre mediante el efecto invernadero. Si no fuera por ella, la vida no sería o, como mínimo no del modo en que es. Sin embargo, hay un grupo de investigadores que no pueden evitar pensar que está siempre en medio molestando: los astrofísicos. La absorción, o modificación, de la radiación procedente de objetos celestes por la atmósfera dificulta enormemente su trabajo y, actualmente, la observación astronómica desde tierra pretende ignorar que se encuentra allí. Pero ésta es otra historia.


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