Recursos de la Geosfera. Impacto - Bachillerato · Recursos de la Geosfera. Impactos Tema 5 libro....

Recursos de la Geosfera. Impactos

Tema 5 libro. PÁGS. 90 – 105

CONCEPTOS PREVIOS

• Recurso. Recurso; cualquier materia o sustancia que puede ser aprovechada por el hombre para obtener bienes y/o servicios

• Reserva. Parte del recurso de la que se conoce su cantidad y su explotación es tecnológicamente posible y económicamente rentable

• Recurso energético. Recurso cuya finalidad es producir o liberar energía útil. También se puede definir como formas de energía aprovechables por la humanidad. PAU; bien natural, necesario, escaso y valioso, que utilizamos como fuente de energía

• Recurso material. Constituido por materia cuya utilidad es producir bienes de consumo. Ej; minerales de interés industrial

• Energía. Energía es la capacidad de producir trabajo. El 99 % de la energía utilizada en el planeta procede del Sol directa o indirectamente.

• Cada tipo de energía es más o menos útil dependiendo de su capacidad para producir trabajo. La de mayor calidad son las más concentradas.

• Rentabilidad económica de una fuente de energía. Es un factor fundamental para la utilización de una fuente energética y viene dada por:

– accesibilidad

– facilidad de explotación

– facilidad de transporte

– de su precio

• Cogeneración es la producción combinada de dos formas útiles de energía (como electricidad y vapor de agua) a partir de una única fuente de combustible.

• Por ello, la cogeneración se puede considerar como un sistema de alta eficiencia energética basado en la producción simultánea de electricidad y energía térmica (calorífica/frigorífica) a partir de la energía primaria contenida en un combustible

• Ejemplo; central de ciclo combinado con turbina de gas y turbina de vapor

• Rendimiento energético

• Relación entre la energía suministrada al sistema y la que obtenemos de él. (salidas/entradas) expresada en %.

• El rendimiento será menor del 100 % (coche 19 %) debido a la existencia de pérdidas energéticas ya sean inevitables (incremento de entropía) o evitables (defectos del sistema energético).

• Coste energético

• Precio que pagamos por utilizar la energía secundaria (recibo de la luz, gasolina, etc.)

• Existen además costes ocultos, asociados a: – construcción de equipos implicados en el proceso

– Mantenimiento

– Desmantelamiento

– eliminación de impactos

• Sistema energético. Conjunto de procesos realizados sobre la energía desde sus fuentes originarias (primarias) hasta sus usos finales. Fases:

– Proceso de captura o extracción de la energía primaria (p.ej. Pozo petrolífero)

– Proceso de transformación en energía secundaria (p.ej. Refinería de petróleo)

– Transporte (p.ej. oleoducto) de la energía secundaria hasta el lugar de utilización

– Consumo de la energía secundaria (p.ej. uso de gasolina en el automóvil)

Fuentes de energía no renovables (convencionales)

Fuentes de energía renovables (alternativas)

Carbón Energía hidroeléctrica (se considera convencional, a pesar de ser renovable)

Petróleo Energía geotérmica

Gas natural Energía solar • Arquitectura bioclimática • Solar térmica • Solar fotovoltaica

Energía nuclear de fisión Energía nuclear de fusión

Biomasa

Biogás

Biocombustibles (biodiesel, bioetanol)

Energía eólica

Energía mareomotriz (mareas)

Energía undimotriz (olamotriz)

Hidrógeno

NOTA • En rojo, fuentes de energía de

la geosfera • Subrayadas, aquellas fuentes

de energía que proceden directa o indirectamente del sol

RECURSOS ENERGÉTICOS (FUENTES DE ENERGÍA)

Renovables

• Las energías renovables están sometidas a un proceso de regeneración natural, por lo que se consideran inagotables, siempre y cuando el consumo no supere la capacidad de regeneración.

No renovables

• Las energías no renovables, al haber sido generadas en procesos geológicos muy lentos a lo largo de millones de años, no pueden regenerarse a la velocidad con que son consumidos

Consumo de energía primaria en España

Producción interior de energía primaria en España

RECURSOS DE LA GEOSFERA

Características de recursos de la geosfera

• Se originan por procesos geológicos (internos y externos)

• Por ese motivo, tasa de explotación y consumo muy superior a renovación; se consideran recursos no renovables (salvo energía geotérmica)

• Según modelo de desarrollo sostenible:

– Fomentar a corto plazo ahorro (disminuir consumo) y aumentar eficiencia energética de recursos no renovables, además de su sustitución por recursos renovables

– No se deberán producir contaminantes a mayor ritmo que la tasa de asimilación del medio

– Fomentar, si es posible, reutilización y reciclado

Agotamiento de recursos; ESTUDIAR POR EL LIBRO, PÁG. 90

Recursos energéticos

Combustibles fósiles

• Carbón

• Petróleo

• Gas Natural

Minerales radiactivos

• Energía nuclear de fisión

• Energía nuclear de fusión

Energía geotérmica

Recursos minerales (no energéticos)

Metálicos

• Hierro, Aluminio, etc.

• Cobre, Plomo, Oro, etc.

• Plata, Platino, etc.

No metálicos

• De construcción. Arena, grava (áridos), pizarra, etc.

• De interés industrial. Nitratos, fosfatos, sales, etc.


RECURSOS ENERGÉTICOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Combustibles fósiles • Recursos energéticos que proceden de la acumulación y

transformación de restos de organismos • Fuente primaria; energía solar. Los organismos

transformaron la energía solar en energía química contenida en su materia orgánica por procesos tróficos, que luego se fue acumulando

• Tres tipos; carbón, petróleo y gas natural. • Su explotación y empleo produce gran cantidad de

contaminantes atmosféricos (CO2, SO2, NOx, etc.) con graves impactos ambientales

• Actualmente el 79,6 % de la energía comercial usada en el mundo procede de los combustibles fósiles lo que lleva asociado una gran contaminación atmosférica y el aumento del efecto invernadero.

• Solución: la sustitución paulatina por energías alternativas con menor impacto que permitan un desarrollo energético sostenible.

CARBÓN FORMACIÓN

• Roca sedimentaria organógena resultante de la acumulación de restos orgánicos vegetales en ambientes sedimentarios palustres (pantanos), lacustres (lagos) o deltaicos (deltas)

• Restos orgánicos sufren un proceso de carbonización; se degradan anaeróbicamente (fermentación de celulosa y lignina) por bacterias que van enriqueciendo la materia orgánica en C y empobreciéndola en otros elementos

• Los restos deben ser cubiertos rápidamente por sedimentos para evitar la entrada de oxígeno y oxidación

• Yacimientos más importantes; cuencas sedimentarias que han acumulado durante mucho tiempo series de estratos detríticos (ciclotemas)que tienen intercalados capas de carbón CARBONÍFERO (era primaria)

CARBÓN FORMACIÓN

PRINCIPALES YACIMIENTOS DE CARBÓN EN ESPAÑA

• Cuencas de hulla y antracita (terrenos paleozoicos); Norte de la provincia de León, Asturias, Sierra Morena

• Cuencas de lignito (terrenos terciarios); Cataluña, Teruel y Galicia

CARBÓN CARACTERÍSTICAS COMO COMBUSTIBLE

• Alto poder calorífico, mayor cuanto mayor sea la antigüedad y el contenido en carbono (antracita > hulla > lignito > turba)

• Grandes reservas (para 220 años al ritmo actual de consumo)

• Es el más sucio, con alto contenido en azufre que al quemarse forma SOx (además de otros gases como CO2)

• Causa principal de la lluvia ácida

• Emite doble de dióxido de carbono que el petróleo

CARBÓN

• Escala de rangos de carbón

– Turba

– Lignito

– Hulla

– Antracita

• En general, se puede considerar el carbón como un combustible de alto poder calorífico

-

+

De menor a mayor antigüedad del depósito (menor a mayor profundidad), y con ello de menor a mayor contenido en C y de menor a mayor poder calorífico

CARBÓN RESERVAS MUNDIALES DE CARBÓN

• Las reservas mundiales de carbón duplican a las de petróleo y gas natural juntas.

CARBÓN FORMAS DE EXTRACCIÓN

• Explotación a cielo abierto, más baratas y con un gran impacto paisajístico y ambiental. Es obligada la restauración del paisaje una vez agotadas.

• Mina, con grandes costes económicos y sociales, mayores riesgos por derrumbe y de enfermedades como la silicosis

CARBÓN PRINCIPALES USOS DEL CARBÓN • Calefacción, en desuso • Centrales térmicas para la producción de electricidad (el

30 % de la electricidad mundial proviene de esta fuente). Para minimizar sus impactos: – Sustitución del combustible por otro de menor

contenido en azufre. – Preprocesado del combustible machacándolo y

lavándolo para eliminar el azufre – Diseño de centrales térmicas más eficientes con

sistemas de eliminación de los – componentes sulfurados antes de emitir los gases a la

atmósfera • Destilación, especialmente de la hulla, para obtener

alquitranes y coque, empleadas en acerías (industrias siderúrgicas de producción de acero)

EXPLOTACIÓN DEL CARBÓN. Aprovechamiento en Centrales Térmicas

• Carbón Combustión E. calorífica Vapor de agua Turbina Generador Transformador E. eléctrica

CARBÓN

• Aprovechamiento Centrales Térmicas

CARBÓN VENTAJAS

• Alto poder calorífico

• Relativamente abundante (reservas para 220 años)

• Castilla y León es productor (yacimientos)

INCONVENIENTES

• No renovable

• Muy contaminante

• Emite el doble de CO2 que el petróleo

• Emisión de óxidos de azufre . Causante de lluvia ácida

• Peligros y riesgos asociados a la extracción

• Otros impactos ambientales

CARBÓN IMPACTOS AMBIENTALES DE LA EXPLOTACIÓN DE CARBÓN

• Impacto paisajístico, en explotaciones a cielo abierto con grandes extensiones de terreno

• Riesgo de colapso de galerías y explosiones, por perforación en minas

• Enfermedades derivadas sobre trabajadores (p.ej. Silicosis)

• Escombreras formadas por estériles (cualquier producto de la extracción de carbón); impacto paisajístico (ocupan terreno)

• Contaminación del aire por nubes de polvo

• Contaminación de las aguas superficiales y subterráneas por lixiviados

• Centrales térmicas; contaminación atmosférica por gases de efecto invernadero (CO2), y otros gases contaminantes (SO2, etc.) en combustión del carbón.

PETRÓLEO

• Líquido oleaginoso de color negro o marrón oscuro, constituido por hidrocarburos (HC) en su mayoría líquidos

• Originado por la muerte masiva del plancton marino debido a cambios bruscos de temperatura o salinidad del agua, que al sedimentar junto a cienos y arenas formó los barros sapropélicos.

• Éstos sufren una transformación de modo que la materia orgánica se convierte en hidrocarburos por fermentación, mientras cienos y arenas se convierten en rocas sedimentarias que forman la roca madre impregnada por los hidrocarburos.

PETRÓLEO

FORMACIÓN (PÁG. 92 LIBRO)

• Procesos de formación de yacimientos de petróleo:

– Depósito de organismos plantónicos con sedimentos detríticos finos en fondo de la cuenca Aislados de oxígeno

– Condiciones anaerobias favorecen la degradación bacteriana con enriquecimiento de C e H de los restos orgánicos SAPROPEL (lodo impregnado de HC)

– Subsidencias, peso de los sedimentos diagénesis de Sapropel ROCA MADRE DEL PETRÓLEO

– Presión sobre la roca madre, existencia de fisuras –> MIGRACIÓN de hidrocarburos a roca porosa (roca almacén)

– Roca almacén debe estar sellada y aislada del exterior para evitar oxidación de HC. Las rocas no permeables y estructuras que lo sellan y aíslan; TRAMPAS PETROLÍFERAS

PETRÓLEO PROSPECCIÓN Y EXPLOTACIÓN • Prospección. Estudios previos para garantizar la existencia

de petróleo

– Métodos geológicos

– Métodos geofísicos

– Sondeos mecánicos

• Extracción. Mediante sondeos (pozos petrolíferos), puede salir de forma espontánea (cuando está comprimido) o que haya que bombearlo

• Transporte mediante oleoductos

• Los hidrocarburos extraídos de yacimiento (crudo) no se puede utilizar directamente (mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos sin ninguna aplicación directa.). Necesita un proceso de destilación fraccionada

PETRÓLEO DESTILACIÓN FRACCIONADA

• Proceso de refinado (en refinerías)

• Se eleva progresivamente la temperatura para separar fracciones de los hidrocarburos de menor a mayor punto de ebullición:

1. Primero, se separan productos gaseosos (metano, etano, butano, etc.)

2. Posteriormente los líquidos (gasolina, nafta, queroseno, fuel)

3. Quedan los sólidos depositados (alquitranes y betunes)

• Posteriormente se refina para conseguir productos aptos para el consumo

PETRÓLEO DESTILACIÓN FRACCIONADA

PETRÓLEO USOS DEL PETRÓLEO (recurso energético y material)

• Gases licuados para calefacciones y calderas domésticas e industriales

• Gasolina para vehículos

• Nafta y queroseno para industria química y aviones

• Gasóleos para vehículos diésel y calefacciones domésticas

• Fuel para centrales térmicas

• Otros productos para la industria química (fertilizantes, pesticidas, plásticos, fibras, pinturas, medicinas, etc.)

PETRÓLEO USOS DEL PETRÓLEO (recurso energético y material)

PETRÓLEO RESERVAS DE PETRÓLEO

PETRÓLEO VENTAJAS

• Buen rendimiento energético

• Imprescindible en vida cotidiana

– Transporte

– Gran variedad de productos derivados

INCONVENIENTES

• Dependencia del exterior. No hay reservas en España

• Recurso no renovable

• Precio elevado

• Numerosos impactos ambientales

IMPACTOS AMBIENTALES DE LA EXPLOTACIÓN DE PETRÓLEO • Elevado riesgo de accidentes en el transporte de petróleos por

oleoductos y buques petroleros MAREAS NEGRAS (contaminación mares)

• Contaminación de mares también por bunkering

• Contaminación del aire por la combustión. Ejemplo; tráfico rodado

– Gases de efecto invernadero; CO2

– Gases tóxicos; CO

– SO2 y NOx; lluvia ácida, smog, aumento de ozono troposférico, destrucción capa de ozono

• Riesgo de incendios de crudo en la extracción y transporte de productos

• Riesgo de subsidencia e inestabilidades en zonas de extracción a gran profundidad

• Posible contaminación de suelo y agua subterránea por fuga en oleoductos, instalaciones petrolíferas, refinerías, etc.

Refinería bahía de Algeciras – San Roque

GAS NATURAL FORMACIÓN (PÁG. 93 LIBRO)

• Procede de la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos en proporciones variables.

• Mezcla de hidrocarburos gaseosos, siendo el más abundante el metano (CH4), y en menor proporción etano, butano, propano, además de otros gases.

• Mismo origen que el petróleo, puede encontrarse mezclado o separada del crudo en la parte superior de los yacimientos por su menor densidad

GAS NATURAL EXTRACCIÓN Y EXPLOTACIÓN (PÁG. 93 LIBRO)

• Procesos de prospección de petróleo válidos para gas natural

• Extracción sencilla; al alcanzar el yacimiento con un sondeo, fluye espontáneamente por debido a la presión que ejercen los sedimentos

• Transporte por gasoductos caros, sencillos y de bajo riesgo (salvo fugas de metano de alto efecto invernadero), o bien licuado en barcos similares a los petroleros (lo que si sería peligroso por una posible explosión que consumiría todo el oxígeno de la zona bruscamente).

GAS NATURAL FORMACIÓN y EXTRACCIÓN (PÁG. 93 LIBRO)

GAS NATURAL USO

• Combustible de uso doméstico en calefacción, cocinas, etc.

• Combustible de uso industrial en centrales térmicas como sustituto del carbón. Centrales de última generación; centrales de ciclo combinado

• En las centrales de ciclo combinado, la energía térmica del combustible (gas natural) es convertida en energía eléctrica mediante dos ciclos:

– Ciclo de vapor de agua Turbina de vapor Energía eléctrica

– Ciclo de gas natural Turbina de gas Energía eléctrica

Turbina de gas

Turbina de vapor

GAS NATURAL RESERVAS DE GAS NATURAL

GAS NATURAL VENTAJAS FRENTE A OTROS COMBUSTIBLES FÓSILES

• Menos contaminante – No emite óxidos de nitrógeno ni óxidos de azufre, evitando problemas

de lluvia ácida y smog

– La emisión de CO2 por cada kW/h de electricidad producido es menor que en el caso de carbón y petróleo (hasta un 65% menos)

• Fácil extracción (flujo espontáneo), más económica

• Gasoductos mantenimiento más sencillo y seguros. Menor riesgo de accidente

• Más eficiente en centrales térmicas que el carbón

• Precio inferior al petróleo

• Reservas y yacimientos más repartidos a nivel mundial que el petróleo

EN CUALQUIER CASO, SU EXPLOTACION TAMBIÉN IMPLICA IMPACTOS Y OTRAS CONSECUENCIAS NEGATIVAS (agotabilidad, precio, dependencia externa)

GAS NATURAL IMPACTOS

• Genera CO2, gas de efecto invernadero

• Por escape puede emitir CH4, con efecto invernadero

• Si bien el riesgo es menor, en caso de accidente hay riesgo de explosión

• Riesgo de toxicidad (inhalación) por fuga de gas en transporte y utilización

• Extracción; riesgo de subsidencia e inestabilidad del terreno

– Determinadas técnicas de extracción como el fracking suponen impactos severos sobre el medio

¿Qué características o propiedades del gas natural hacen que sea una de las fuentes de energía con más expectativas para un futuro próximo? El gas natural posee un elevado valor calorífico, es el combustible fósil menos contaminante, ya que su combustión es limpia y no genera óxidos de azufre y de nitrógeno, se transporta con facilidad a través de gaseoductos o mediante barcos metaneros, tiene gran versatilidad y puede sustituir en gran medida a los restantes combustibles fósiles, los yacimientos están más dispersos que en el caso del petróleo y su control está menos centralizado, además se extrae con facilidad debido a su carácter volátil.

GAS NATURAL FRACKING (FRACTURACIÓN HIDRAÚLICA)

• Nueva técnica de extracción de gas natural y derivados del petróleo

• Implica la perforación e inyección a presión de agua y productos químicos en el subsuelo para favorecer la salida de gas al exterior por las fracturas del terreno

• Fracking - Esquema

http://www.sciencenews.org/pictures/090812/feat_fracking_footprint_zoom.gif





GAS NATURAL FRACKING (FRACTURACIÓN HIDRAÚLICA)

• Ventajas del fracking – Se disminuye la dependencia externa de hidrocarburos, que

en países como España es casi del 99% (gasto del 2% del PIB en 2009 en petróleo)

– Al aumentar las reservas, contribuiría a rebajar el precio del gas natural

• Inconvenientes y riesgos del fracking – Se requiere gran cantidad de agua

– Alto riesgo de contaminación de agua subterránea (acuíferos), al emplear agua con aditivos químicos tanto en la perforación como en la fracturación

– Riesgo de contaminación de acuíferos por el propio gas metano y otras sustancias desprendidas de la fracturación

– Riesgos de inestabilidad en el terreno

– Contaminación atmosférica por posibles escapes de metano

– No deja de ser la explotación de un recurso no renovable

– Ruido derivado de procesos de perforación

• Fracking - A favor

• Fracking - En contra

https://www.youtube.com/watch?v=BbQMpXqTwtE





https://www.youtube.com/watch?v=Uti2niW2BRA





IMPACTOS DE COMBUSTIBLES FÓSILES (RESUMEN)

Ventajas de los combustibles fósiles

• Elevada capacidad de producción de energía eléctrica

• Obtención de multitud de productos industriales

Inconvenientes

• Agotabilidad. Son productos no renovables

• Dependencia externa. Causa de conflictos internacionales

• Precio. Debido a la creciente demanda, precio elevado

• Impactos. Uso de combustibles fósiles conlleva una serie de impactos ambientales en procesos de extracción, transporte, procesamiento y combustión

IMPACTOS DERIVADOS DE EXTRACCIÓN Y TRANSPORTE

• Extracción del carbón; impactos propios de la minería

• Extracción de petróleo y gas natural; incendios accidentales (contaminación atmosférica) y vertidos accidentales

– Contaminación del suelo y agua subterránea

– Contaminación de agua marina

• Transporte de petróleo o gas natural; fugas accidentales:

– Contaminación agua superficial,

– Contaminación suelo y agua subterránea

– Contaminación aguas marinas MAREAS NEGRAS. Efectos negativos en medio biótico, medio físico y medio socioeconómico

IMPACTOS DERIVADOS DEL PROCESAMIENTO Y COMBUSTIÓN • Tratamiento del carbón (trituración, lavado, cribado);

emisión de partículas y ruidos

• Procesamiento petróleo (refinado); vertido de sustancias tóxicas y contaminantes

• Procesamiento de gas natural; escapes accidentales de metano con contaminación atmosférica (efecto invernadero)

• Combustión. Produce contaminantes atmosféricos: – Cenizas y partículas en suspensión (humos de combustión del

carbón)

– CO y CO2. CO muy tóxico. CO2 efecto invernadero

– SO2 y NOx. Combustión de carbón y petróleo. Lluvia ácida, esmog, aumento de ozono troposférico, destrucción de ozono estratosférico (capa de ozono)

MEDIDAS

MEDIDAS • Uso sostenible de combustibles fósiles

– Progresiva sustitución por fuentes renovables de energía (Plan de Energías renovables)

– Adopción de medidas de ahorro (menor gasto posible de combustibles) y eficiencia energética

• Reducción de emisiones contaminantes para paliar los impactos. Protocolo de Kyoto

• Otras medidas específicas: • Mejorar las instalaciones de extracción y transporte para

evitar fugas

• Buques petroleros de doble casco

• Evitar instalaciones de explotación de combustibles fósiles en zonas de especial valor ecológico

• Fomentar uso de transporte público y medios de transporte no contaminantes

RECURSOS ENERGÉTICOS ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN

Energía nuclear de fisión

• La energía procede de la fisión (rotura) de núcleos de átomos radiactivos por el impacto de neutrones

• Se suelen emplear núcleos atómicos de uranio (U235) o plutonio (Pu239), que son bombardeados por neutrones y forman isótopos inestables (p.ej. U236)

• Los núcleos de los isótopos inestables se fisionan en otros más pequeños y en ese proceso se libera energía y neutrones (3 neutrones) que a su vez reproducen el proceso (reacción en cadena) al chocar con otros núcleos de U235


• En realidad se forma un bucle de retroalimentación positivo, que es necesario controlar con un “moderador” que absorbe parte de los neutrones emitidos, enfriando la reacción (suele ser el agua, o el grafito)


• Se libera una cantidad elevada de energía que se puede aprovechar para obtener calor que vaporice el agua, y el vapor mueva turbinas que originen energía eléctrica en un generador

• Este proceso tiene lugar en centrales nucleares de fisión


FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAR • El calor que vaporiza el agua no se obtiene de la

combustión de un combustible fósil (central térmica) sino de la fisión nuclear de un combustible nuclear en un reactor

• Antes de introducir el combustible nuclear en el reactor, es necesario: – Extracción de minerales de uranio – Pulverización de minerales de uranio y obtención de

óxidos de uranio ricos en el isótopo U235

– Concentración de óxidos de uranio (en el caso de U235) formando las denominadas “torta amarilla”

– Enriquecimiento – Transformación en pastillas que se apilan en barras,

que son las que se introducen en el reactor

Barras de uranio enriquecido


ESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR

• Circuito primario.

– El material radiactivo está confinado dentro de la vasija principal (blindaje) del reactor

– En el interior, se encuentra el reactor con las barras de uranio enriquecido y un refrigerante que controla la reacción, así como un moderador y barras de control



• Circuito primario. Se obtiene vapor de agua

– El material radiactivo está confinado dentro de la vasija principal (blindaje) del reactor

– En el interior, se encuentra el reactor con las barras de uranio enriquecido y un refrigerante que controla la reacción, así como un moderador y barras de control



• Circuito secundario

– Entra el vapor de agua obtenido en el circuito primario y mueve una turbina conectada a un alternador que genera energía eléctrica.

– También se produce la refrigeración del circuito primario

Energía nuclear de fisión ESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR

• Circuito terciario

– El vapor de agua del circuito secundario entra y se licua

– Esa agua licuada sale a un depósito exterior, río o embalse

– A su vez, se capta agua del depósito exterior, río o embalse para todo el proceso

– El exceso de vapor de agua sale por la torre de refrigeración



• Circuito terciario o de refrigeración



• Circuito terciario o de refrigeración

Torre de refrigeración (sale vapor de agua)


Central nuclear de Santa María de Garoña (Burgos)

Características - Santa María de Garoña

http://www.csn.es/index.php?option=com_content&view=article&id=45&Itemid=81&lang=es






VENTAJAS DE LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN

• Alta producción eléctrica; muy rentable energéticamente

• Disminuye dependencia externa de combustibles fósiles

• No emite gases de efecto invernadero

INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN

• Requiere recursos no renovables (minerales de uranio)

• Vida útil limitada (aprox. 40 años)

• Combustible nuclear tiene una vida útil de apenas 12-24 meses Residuos radiactivos por combustible gastado

• Riesgo para la población y los ecosistemas en caso de fuga y accidente con daños severos

• Otros impactos, como contaminación térmica de aguas (vertido de aguas de refrigeración de central)


Impactos ambientales

• Genera residuos radiactivos (combustible gastado), muy activos y de prolongada vida media (100.000 años). Gestión complicada y costosa:

– Almacenamiento primario en piscinas refrigeradas de las propias centrales

– Almacenamiento centralizado de los residuos radiactivos, en instalaciones superficiales acondicionadas (ATC; Almacén Temporal Centralizado Villar de Cañas). Vida aprox. De 50 años

– Almacenamiento definitivo en zonas estables donde se entierran (zonas con estabilidad geológica). Se denominan AGP (almacenamiento geológico profundo)


Situación en España

Moratoria nuclear desde 1.982 Suspensión temporal de construcción y puesta en marcha de Centrales Nucleares en España


Residuos de alta actividad

• Contienen concentraciones elevadas de radionucleidos de vida corta y media y concentraciones considerables de radionucleidos de vida larga, generan grandes cantidades de calor, como consecuencia de la desintegración radiactiva y, aunque la actividad decrece con el tiempo, tardará varios miles de años en llegar a un nivel no nocivo para la salud.


Situación en España Residuos de alta actividad

• Totalidad del combustible gastado generado en las centrales nucleares españolas Almacenado de forma temporal en las piscinas sumergidos bajo agua para su enfriamiento, y desde el año 2002, en los contenedores metálicos de almacenamiento en seco del denominado almacén temporal individualizado (ATI) existente en el emplazamiento de la central nuclear de Trillo

• Excepción; combustibles generados hasta 1983 en las centrales nucleares José Cabrera y Santa María de Garoña, que fueron enviados al Reino Unido para su reprocesado, y la totalidad de los generados durante la operación de la central nuclear Vandellós I, enviados a Francia igualmente para su reprocesado

• Construcción de ATC en Villar de Cañas


Situación en España

Residuos de baja actividad Almacenamiento de El Cabril (Córdoba)

Residuos de baja actividad; Contienen concentraciones bajas o medias de radionucleidos de vida media corta, generalmente inferior a 30 años (isótopos emisores beta-gamma) y un contenido bajo y limitado en radionucleidos de vida larga (emisores alfa)

RECURSOS ENERGÉTICOS ENERGÍA NUCLEAR DE FUSIÓN

Energía nuclear de fusión

• Se libera gran cantidad de energía por la unión (fusión) de dos núcleos de isótopos que originan un núcleo más pesado

• Ejemplo; unión de Deuterio y Tritio (isótopos de Hidrógeno) para formar Helio


VENTAJAS

• Gran liberación de energía (proceso similar al que sucede en el Sol)

• No contaminante

• Los materiales para este tipo de reacciones (isótopos de hidrógeno) se pueden extraer de forma prácticamente ilimitada del agua de mar (recurso renovable)

INCONVENIENTES

• Se requiere una temperatura muy elevada para que los átomos se desprendan de los electrones y se facilite la fusión de los núcleos

• Es fundamental confinar las reacciones de fusión; confinamiento magnético

• Aún no se ha conseguido la liberación de energía de forma controlada (en investigación)

RECURSOS ENERGÉTICOS ENERGÍA GEOTÉRMICA


• Aprovechamiento del calor interno de la Tierra procedente de la desintegración de isótopos radiactivos del interior terrestre (y calor remanente de formación de la Tierra)

• Importante en zonas con actividad magmática poco profunda o afloramientos hidrotermales (mayor gradiente geotérmico > 33ºC/km)

• Formas de aprovechamiento

– De forma directa Agua caliente y vapor de agua para calefacción, invernaderos, balnearios, etc.

– Obtención de energía eléctrica (CENTRAL GEOTÉRMICA)


Obtención de electricidad – CENTRAL GEOTÉRMICA

• Un sondeo extrae agua caliente que se emplea para mover una turbina con un generador asociado que produce energía eléctrica

• Otro sondeo inyecta agua fría para la recarga del acuífero hidrotermal

CENTRAL GEOTÉRMICA

VENTAJAS

• Potencialmente renovable

• Impactos ambientales reducidos, menores que combustibles fósiles

• Potencialmente aprovechable en algunas zonas de España (en Islas Canarias y en determinados puntos del sureste de Andalucía, Murcia, Galicia, Cataluña y Aragón)

INCONVENIENTES

• Sólo se puede aprovechar en determinadas zonas

• Impacto paisajístico

• Contaminación térmica (inyectar agua fría en subsuelo) y de las aguas subterráneas

• Instalaciones costosas

• Riesgo de inestabilidad en el terreno (microseísmos)

• No se puede transportar

• Si bien en menor medida, emisión de gases como CO2, H2S y metales pesados presentes en el yacimiento hidrotermal

Recursos energéticos

Combustibles fósiles

• Carbón

• Petróleo

• Gas Natural

Minerales radiactivos

• Energía nuclear de fisión

• Energía nuclear de fusión


Recursos minerales no energéticos

Metálicos




No metálicos




RECURSOS MINERALES (NO ENERGÉTICOS)

Recursos minerales (no energéticos)

Metálicos




No metálicos




RECURSOS MINERALES

• Aprovechamiento de recursos minerales imprescindible en sociedad actual

• Principales yacimientos; países en vías de desarrollo Comercio y lucha por el control de recursos minerales = CONFLICTOS BÉLICOS EN PAÍSES PRODUCTORES

• Tipos de recursos minerales

– Metálicos o metalíferos. Sustancia mineral de naturaleza metálica susceptible de ser explotada y aprovechada para actividades humanas. Se emplean en la obtención de metales y en el caso del uranio, de energía (E. nuclear)

– No metálicos. Sustancia mineral de naturaleza no metálica susceptible de ser explotada y aprovechada para actividades humanas. Se emplean en aplicaciones industriales, además de rocas de interés económico en la construcción

RECURSOS MINERALES

RECURSOS MINERALES METÁLICOS


• Recurso geológico metálico; sustancia mineral de naturaleza metálica susceptible de ser explotada y aprovechada para actividades humanas

• Yacimiento mineral; zona de la corteza terrestre con concentración de minerales suficientemente alta para permitir su aprovechamiento

• Mena; fracción de mineral aprovechable de un yacimiento (Ejemplo; mena de Cu)

• Para que un yacimiento resulte económicamente rentable, los minerales que constituyen los yacimientos han de contener una proporción elevada de un determinado metal (proporción elevada de mena), en cuyo caso se dice que el mineral es mena de ese metal concreto.

• Ganga; minerales que no tienen interés y acompañan a la mena


• Mina; explotación de un yacimiento

– A cielo abierto

– Profunda

• Una vez son extraídos de la mina, los metales no se suelen hallar en estado puro Necesario procesado del mineral para extracción de la mena.

• El resto (escorias) se desecha, generalmente en cúmulos o montones junto a las explotaciones:

• Clasificación de minerales metalíferos:

– Metales abundantes; aluminio, hierro, manganeso, cromo y titanio

– Metales escasos; cobre, plomo, cinc, estaño, plata, oro, mercurio y uranio


• La explotación de un mineral depende de:

– Coste de extracción

– Demanda existente del metal

– Porcentaje de metal que contiene

• Las reservas del mineral (cantidad cuya explotación se considera económicamente rentable) pueden ir aumentando con:

– Explotación de otros minerales que tengan menor riqueza mineral

– Introducción de técnicas adecuadas para ir explotando los recursos

– Tecnologías de prospección geológica y localización de nuevos yacimientos (recurso pasa a reserva)

Ejemplo de explotación de recurso metálico; El caso del aluminio

• El aluminio es muy abundante en la corteza terrestre sobre todo en la bauxita. Sus propiedades: – ligero

– maleable

– resistente a la corrosión

– fácilmente reciclable

• Los impactos: – Deforestación y pérdida de biodiversidad por destrucción o fragmentación de

los bosques ecuatoriales al explotarse las lateritas

– Aumento de las diferencias sociales norte-sur ya que el procesado se realiza en los países ricos, que son quienes lo comercializan y obtienen beneficios

– La electrolisis por la que se obtiene el aluminio es el proceso tecnológico que más energía consume en el mundo, por lo que es necesario buscar fuentes renovables

RECURSOS MINERALES NO METÁLICOS


• Minerales usados como fertilizantes. Apatita, silvina, carnalita, etc. Son ricos en P, N y K:

– Fósforo. El mineral del fósforo más frecuente es el apatito

– Nitrógeno. Fijación industrial del nitrógeno atmosférico por el método Haber-Bosch para pasarlo a amoníaco y fertilizantes

– Potasio. Sales marinas como silvina y carnalita, que se depositan tras la evaporación del agua

• Rocas ornamentales. Se explotan en canteras y se pulen como ornamentación

– Sedimentarias. Travertinos, calizas, conglomerados

– Metamórficas. Mármoles serpentinitas, gneises y pizarras

– Magmáticas. Granitos, gabros y dioritas


• Rocas empleadas en la construcción

Áridos; material granulado que se emplea en la construcción.

Los más significativos son:

– Bloques de piedra. Es el caso de las areniscas, el granito, el basalto, la pizarra o la caliza, empleadas en la construcción tradicional. Se extraen en canteras

– Rocalla. Rocas trituradas que se usan para construir el firme de las carreteras, en vías de ferrocarril y para fabricar hormigón

– Arena y grava. Se extraen de las graveras, que son lugares en los que se acumulan de forma natural, como en cauces de ríos, playas o flechas litorales.


Impactos de las graveras

– Aumento de turbidez en el agua de ríos, debido a los materiales de arrastre. Influye en la fauna piscícola

– Impacto paisajístico, por los montones de arena y grava

– Pérdida de suelo fértil para cultivos

– Deforestación parcial de los terrenos ocupados por la gravera

– Alteración del nivel freático de las aguas subterráneas, que suele quedar a nivel superficial por la excavación

– Riesgo de contaminación del suelo y agua subterránea por el trasiego de vehículos


– Cemento. Mezcla de caliza y arcilla que se somete a una temperatura superior a 1.400 ºC para que pierda agua. Se añade luego agua y se convierte en una masa que da cohesión a materiales de construcción

Las fabricas de cemento (cementeras) se suelen instalar en inmediaciones de canteras de caliza


– Hormigón. Masa elaborado con mezcla de cemento y arena o grava. Cuando se añade hierro, se trata de hormigón armado

– Yeso. Se calcina la roca del mismo nombre (yeso) para obtener en polvillo blanquecino que se mezcla con agua y se emplea como argamasa

– Arcillas. En la actualidad se cuecen para fabricar ladrillos, tejas o baldosas rústicas

– Vidrio. Obtenido a partir de la fusión de arena de cuarzo a 1.700 ºC, sosa y cal. Posteriormente se enfría rápidamente

Recursos minerales no metálicos en Castilla y León

http://www.siemcalsa.com/images/pdf/Los minerales industriales.pdf

RECURSOS MINERALES

RECURSOS MINERALES IMPACTOS DE LA MINERÍA

• Minería; proceso de extracción de recursos minerales de la geosfera

• Tipos de minas: – Superficiales o a cielo abierto. En este tipo se incluyen las

canteras y graveras, además de la minería a cielo abierto

– Minas subterráneas. Se llevan a cabo mediante perforaciones verticales (pozos) y galerías horizontales

• El impacto ambiental suele ser mayor en el caso de la minería a cielo abierto, dado que se remueven grandes cantidades de tierra y que, una vez abandonada la explotación, quedan expuestas a una degradación total.

• La normativa obliga a realizar trabajos de restauración de modo que estas labores se incluyen en los estudios de rentabilidad de la explotación.

– Superficiales o a cielo abierto

– Minas subterráneas.

IMPACTOS DE LA MINERÍA

• Impactos sobre el medio físico

• Impacto sobre el paisaje

• Impacto sobre los seres vivos (medio biótico)

• Impactos sobre el medio socioeconómico


Impactos sobre el medio físico • Contaminación atmosférica

– Contaminación acústica

– Contaminación por gases contaminantes (de la extracción y del trafico de maquinaria), partículas sólidas y polvo en suspensión


Impactos sobre el medio físico • Contaminación de aguas superficiales

– Contaminación por lixiviado de minerales

– Contaminación por partículas en suspensión que se depositan en cursos de agua (ríos) y lagos

– Contaminación por vertidos de maquinaria

Lixiviado; líquido procedente de la infiltración y percolación de un fluido (generalmente agua) a través de un medió sólido (suelo).


Impactos sobre el medio físico • Contaminación de aguas subterráneas

– Contaminación por lixiviado de minerales



Impactos sobre el medio físico • Contaminación del suelo

– Contaminación por vertidos de la propia actividad extractiva, como escombreras


• Pérdida de fertilidad del suelo

• Incremento de la acción erosiva (al ser zonas deforestadas y con formas muy verticales)


Impactos sobre el medio biótico • Pérdida de superficie forestal por deforestación en los

terrenos ocupados por la instalación

• Afección en vegetación de alrededores de la mina por contaminación atmosférica (polvo) , y contaminación del suelo

• Afección en comunidades faunísticas por:

– Ruido

– Ocupación de hábitat (en terrenos ocupados por la instalación)

– Alteración de hábitats próximos (suelo, agua superficial y subterránea) por contaminación


Impactos sobre el paisaje • Impacto visual por:

– Desmonte en el terreno y excavaciones

– Deforestación

– Acumulación de materiales y residuos (escombreras)

– Presencia de instalaciones de la mina

– Maquinaria de grandes dimensiones


Impactos sobre el medio socioeconómico • Riesgos para la seguridad de la población

– Derrumbamientos, hundimientos y subsidencias (colapsos) Excavación de pozos y galerías, taludes


Impactos sobre el medio socioeconómico • Riesgos para la salud de los trabajadores

– Enfermedades pulmonares (p.ej. silicosis)

– Enfermedades por causa del ruido

– Explosiones por el escape de gases, como el grisú (componente principal metano)

– Otras enfermedades por las condiciones ambientales del interior de la mina (humedades, temperatura, etc.)


Impactos sobre el medio socioeconómico • Impacto negativo sobre explotaciones agrarias y turísticas

de la zona

• Alta empleabilidad (se requiere mucha mano de obra)

• Aumento de tráfico

MEDIDAS PARA REDUCIR IMPACTO EN MINERÍA

Medidas

• Medidas preventivas Evaluación de impacto ambiental

– Estudio de situación ambiental previa (situación preoperativa)

– Análisis de posibles impactos

– Diseño de medidas

Medidas

• Medidas durante la construcción de la mina y en fase de explotación

– Cumplimiento de medidas de seguridad y salud

– Restricciones horarias en cuanto a ruido

– Control de tráfico de vehículos a caminos de acceso determinados (minimizar afección de vegetación aledaña)

– Impermeabilizar parque de maquinaria (evitar contaminación del suelo y agua subterránea por e

– Minimizar impacto paisajístico en la medida de los posible

– Adoptar medidas contra subsidencias y desprendimientos, así como rotura de balsas

– Control de la calidad del aire, suelo y aguas (superficiales y subterráneas) mediante la toma de muestras

Medidas

• Medidas en la fase de clausura de la explotación

– Restauración de la zona para permitir otro uso

• Restauración vegetal, mediante reforestación

• Descontaminación de suelo y/o agua superficial y subterránea, si procede (si están contaminadas)

• Estabilidad de pendientes y taludes (prevenir movimientos de ladera)

• Desmantelar acopio de materiales y gestionar residuos acumuladosAdoptar medidas para prevenir subsidencias y colapsos (hundimientos del terreno)

• La peligrosidad de los residuos radiactivos es tan elevada que requieren un control muy riguroso, por ejemplo los residuos radiactivos de media y baja actividad se acumulan en contenedores especiales y se almacenan en los denominados cementerios nucleares. En relación con este tipo de residuo responde:

• ¿Qué es un residuo radiactivo?

• Principales actividades donde se usan isótopos radiactivos y se producen residuos radiactivos.

• ¿De qué factores depende la peligrosidad de estos residuos? (2006)

• Pregunta adicional; ¿qué condiciones y requisitos debe presentar una zona para albergar un almacenamiento de residuos radiactivos?

• La peligrosidad de los residuos radiactivos es tan elevada que requieren un control muy riguroso, por ejemplo los residuos radiactivos de media y baja actividad se acumulan en contenedores especiales y se almacenan en los denominados cementerios nucleares. En relación con este tipo de residuo responde:

• (Aunque esta pregunta iría en el bloque de residuos, podemos intentar responderla ya por su relación con la energía nuclear)

• ¿Qué es un residuo radiactivo? • Un residuo radiactivo es aquel que emite partículas o radiaciones ionizantes

que pueden provocar mutaciones en los seres vivos. • Principales actividades donde se usan isótopos radiactivos y se producen

residuos radiactivos. • Entre las principales actividades donde se usan isótopos radiactivos se

citarán la producción de electricidad en las centrales nucleares de fisión, las prospecciones mineras, a nivel sanitario en las radiografías y el tratamiento de tumores, en investigaciones científicas, etc

• ¿De qué factores depende la peligrosidad de estos residuos? (2006) • En el último apartado se citarán, entre otros factores, la proximidad de la

fuente emisora, la naturaleza del radioisótopo, el tipo y la cantidad de radiación emitida así como la naturaleza y edad de los organismos afectados.

• Pregunta adicional; ¿qué condiciones y requisitos debe presentar una zona para albergar un almacenamiento de residuos radiactivos?

• En primer lugar debe tratarse de una zona que no presente riesgos geológicos importantes, especialmente riesgos sísmicos. Por otro lado, la orografía de la zona debe ser favorable, lo más llana posible para evitar movimientos de ladera o fuerte escorrentía. En cuanto a la litología, los materiales deben ser idealmente impermeables (por ejemplo arcillas siempre y cuando no sean expansivas), para minimizar el riesgo e afección de estratos inferiores o acuíferos. En cuanto a aspectos socioeconómicos, debe estar bien comunicado para optimizar el transporte, si bien no es conveniente que se encuentre muy próximo a núcleos urbanos.

• Finalmente, la ubicación no debe estar próxima a zonas de especial valor ecológico, como espacios protegidos, zonas fluviales, etc.

Recursos de la Geosfera. Impacto - Bachillerato · Recursos de la Geosfera. Impactos Tema 5 libro....

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