RECURSOS ENERGÉTICOS Y...
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RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES CTM TEMA 13
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RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES
CTM TEMA 13
RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES
1. CONCEPTO E INTRODUCCIÓN
- Se define ENERGÍA como la capacidad de producir TRABAJO- El 99% de la energía proviene directa o indirectamente del Sol- Las energías mas utilizadas por la humanidad son:
Existen diferentes tipos de energía: calorífica, electromagnética, mecánica, química, etc.
Todos los intercambios de energía siguen las leyes de la termodinámica:-1ª ley: Ley de la conservación de la energía: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma
- 2ª ley: Ley del aumento de la entropía: En cada transferencia la energía se transforma y suele pasar de una forma más concentrada y organizada a otra forma más dispersa y desorganizada (aumento de la entropía)
La evolución de los recursos energéticos utilizados a lo largo de la historia de ser humano son:Madera (leña) > carbón > petróleo > gas natural >energía nuclear>>>> energías alternativas
El consumo de energía de un país es un índice que refleja el grado de desarrollo y bienestar de la sociedad
TIPOS DE ENERGÍAS CONVENCIONALES ALTERNATIVAS
NO RENOVABLES Combustibles fósiles:
Carbón
Petróleo
Gas natural
Fisión nuclear
Geotérmica
Fusión nuclear
RENOVABLES Hidráulica Eólica
Solar térmica
Solar fotovoltaica
Biomasa
Mareomotriz
E. de los RSUVENTAJAS E INCONVENIENTES
VENTAJAS INCONVENIENTES
NO RENOVABLES - Alta calidad (E. concentrada)
- Producción continua “a demanda”
- Recurso limitado (agotamiento)
- Son E. sucias: Causan graves
problemas ambientales (calentamiento
global, lluvia ácida, smog, etc.)
- Crea gran dependencia económica de
países extranjeros
RENOVABLES - Inagotables
- Son E. limpias: causan impactos
ambientales leves
- Son autóctonas (no crean
dependencia económica externa)
- Son E. diversificada
- Contribuyen al desarrollo sostenible
- Crean puestos de trabajo
- Son intermitentes
- Son difíciles de almacenar
2. USO DE LA ENERGÍA
Llamamos calidad de la energía a la capacidad para producir trabajo útil por unidad de masa o volumen. Cuanto más concentrada sea, más calidad posee:
Para valorar la calidad de la energía utilizamos 2 unidades básicas:- TEC (Tonelada Equivalente de Carbón): Es la energía liberada por la combustión de una tonelada de carbón (aprox. 7 · 106 Kcal)- TEP (Tonelada Equivalente de Petróleo): Es la energía liberada en la combustión de una tonelada de petróleo (aprox. 10 · 106
Kcal)
Se denomina SISTEMA ENERGÉTICO al conjunto de operaciones necesarias para la utilización de la energía:
ENERGÍA PRIMARIA: Es la energía procedente del medio natural, la cual no puede ser aprovechada de forma directa si antes de ser utilizada no sufre un proceso de trasformación Ej , Carbón
ENERGÍA SECUNDARIA O FINAL: Es la energía útil obtenida por transformación de la energía primaria. Esta energía ya puede ser utilizada para producir calor, trabajo, luz, etc.
La cadena energética está formada por 4 operaciones:
En cada fase se pierde parte de la energía en forma de calor o de residuos no utilizados
Cuando la energía es barata, no se suelen tener en cuenta las pérdidas, pero actualmente se intenta mejorar la eficiencia de todos los sistema energéticos
El COSTE ENERGÉTICO es el precio que pagamos por utilizar la energía secundaria, pero existen numerosos costes ocultos no incluidos en el precio (factura de la luz o precio de la gasolina)- INFRAESTRUCTURAS ASOCIADAS: Construcciones, instalaciones mantenimiento, desmantelamiento e eliminación de impactos ambientales- IMPACTOS AMBIENTALES de todos los procesos implicados: minería, transportes, fugas, accidentes, etc.
No somos conscientes del consumo de energía que suponen las actividades “normales”
Rendimiento energético de una bombilla tradicional
LAS ENERGÍAS CONVENCIONALES: Combustibles fósiles, fisión nuclear e hidroeléctrica
Consumo de energía por países:
NO RENOVABLES = 86,2 %RENOVABLES = 13, 8 %
Fuentes de energía en el mundo:
LOS COMBUSTIBLES FÓSILES
Representan el 80 % de la energía utilizada en el mundo. Causan graves problemas m.a. (calentamiento global, lluvia ácida, smog, etc.), sin embargo no disponemos de energías sustitutivas adecuadas, por el momentoSolución: sustituirlas progresivamente por fuentes de energía alternativas, ya que amenazan con agotarse a medio plazo al ritmo de consumo actual.
Llamamos RECURSO a la estimación teórica de la cantidad total en la corteza terrestre de un determinado combustible fósil o mineral. Es una cantidad fija y limitada que está determinada por procesos geológicos
Se denomina RESERVA a la cantidad del recurso descubierta de un combustible o mineral cuya explotación es económicamente rentable. Esta cantidad varía con las nuevas técnicas de extracción y con el precio de mercado
Recursos energéticos: El carbón
Eduardo Gómez
El carbón es consecuencia de la acumulación de restos vegetales en una
cuenca sedimentaria (pantanos, lagunas, deltas…) que son transformados
por bacterias anaerobias (fermentaciones) en carbón, CH4, y CO2.
A medida que se
desprenden los gases, se
enriquece el carbón, que
va quedando enterrado
bajo capas de tierra.
GÉNESIS DEL CARBÓN:
En un ambiente anaerobio que impide su putrefacción, de modo que los restos vegetales sufren una transformación por fermentación (bacteriana) y diagénesis(aumento de presión y temperatura) que convierte:
-Los restos vegetales en carbón, CO2 y metano (gas grisú, peligroso cuando escapa por fisuras en las minas)
-
La mayoría del carbón actual procede del periodo carbonífero (hace unos 320 ma, era primaria) cuando el ensamblaje de la Pangea provocó el enterramiento de gran cantidad de bosques de helechos.
EL CARBÓN
Grandes bosques que cubrían la tierra hace 300 millones de años
La vegetación muere y se forma la turba
La turba se comprime entre capas de sedimentos y forma el lignito
Aumenta la presión y se forma la hulla o carbón bituminoso
Si sigue aumentando la presión se puede llegar a formar antracita
Según la
cantidad de
carbono
Turba: menos del 60% de carbono. Muchas impurezas, bajo poder calorífico.
Lignito: entre un 60 y un 75 % de carbono. Aspecto leñoso.
Hulla: Tiene entre un 75 y un 90% de carbono. Procede de grandesbosques de helechos.
Antracita: Contiene hasta un 95% de carbono. El carbón con mayor poder calorífico. Arde con dificultad
Mayor poder caloríficoMenor humedadMenor cantidad de materia volátil
Turba
Antracita
Hulla o bitumen
Lignito
Tipos de carbón
El carbón es un combustible de alto poder calorífico y abundante (existen reservas para unos 220 años al ritmo de consumo actual), pero también es un combustible muy sucio, con alto contenido en azufre que al quemarse produce SOX (lluvia ácida y smog clásico). Además emite el doble de CO2 que el petróleo.
Dependiendo de la profundidad del carbón, se extrae de explotaciones a cielo abierto o de minas subterráneas:
EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTO
MINAS SUBTERRÁNEAS
- Económicas- Gran impacto ambiental y paisajístico- La actual legislación obliga a las compañías a hacer restauraciones paisajísticas una vez finalizada la explotación
- Alto coste económico- Alto riesgo de accidentes (explosiones, colapso de galerías, etc.)- Alto riesgo de enfermedades derivadas (silicosis, pulmones negros)
Explotación del carbón
Impacto ambientalLa extracción de carbón origina grandes cambios geomorfológicos (paisaje) y
ambientales.
Si la extracción es a cielo abierto:
• Grandes agujeros abandonados
• Escombreras
• Nubes de polvo
• Contaminación de aguas subterráneas y superficiales
• Contaminación acústica (máquinas y voladuras)
Restauración de escombrera
Preparado del suelo
Reforestación
Aporte de suelo nuevo y retirada del viejo
Medidas de restauración
Si la extracción es en minas
subterráneas.
• Tiene un mayor coste económico y
social
• Pilas de escombros de estériles
• Enfermedades (silicosis)
• Explosiones de grisú
• Contaminación de aguas
• La restauración es algo más sencilla
PRINCIPAL USO DEL CARBÓN: CENTRALES TÉRMICAS
En las centrales térmicas se produce el 30% de la electricidad mundial.
Para minimizar los efectos nocivos, se han buscado alternativas:
- Preprocesado del carbón: Triturarlo y lavarlo para eliminar el
azufre. (Genera grave contaminación del agua)
- Diseño de centrales más eficientes
- Actualmente se sustituye el carbón por derivados del petróleo (fuel) y sobre todo gas natural (mayor poder calorífico, mayor eficiencia y menor contaminación, ya que reduce la generación de CO2, SOx y NOx)
Productos derivados del carbón
Utilización del carbónLos principales impactos que se originan al quemarlo son:
• Nubes de cenizas y gases
• Sustancias tóxicas (metales pesados)
• Formación de lluvia ácida
• Incremento de gases de efecto invernadero
• Alteraciones del microclima local
La legislación actual también obliga a
las centrales a controlar sus
emisiones..
Impacto medioambiental de centrales térmicas de carbón
• Emisión de gases
• Emisión térmica(en sistemas de refrigeración
en circuito abierto)
COMBUSTIÓN DE CARBÓN
EMISIONES DE:
•SOx (óxidos de azufre)
•NOx (óxidos de nitrógeno
•Metano
•CO2 (dióxido de carbono
•Partículas sólidas
LLUVIA ÁCIDA
EFECTO INVERNADERO
Vapor de agua
Emisión de calor al mar
El petróleo
Se empieza a extraer de forma industrial a partir de
1859 y supuso un gran avance para distintos tipos de
industrias, como la energética y automóvil.
El petróleo se origina en cuencas sedimentarias marinas de poca profundidad, cuando se produce la muerte masiva del PLANCTON (debido a cambios de Tº, salinidad, u otras causas).
Sus restos orgánicos sedimentan junto con arenas y limos y forman los barros sapropélicos, donde existen condiciones anaerobias. Con el progresivo enterramiento se produce la transformación simultánea de sus componentes:
- Los restos orgánicos fermentan y forman los HIDROCARBUROS (mezcla de muchos tamaños)- Las arenas y limos sufren diagénesis para transformarse en la ROCA MADRE POROSA que queda impregnada por los hidrocarburos
EL PETRÓLEO
Como los HC son de menor densidad, tienden a aflorar hacia la superficie, proceso conocido como MIGRACIÓN:-Si alcanzan la superficie, parte de los HC se evaporan y el resto queda formando un residuo bituminoso (Ej pizarras bituminosas)- Si durante el ascenso encuentra una capa de roca impermeable, quedará almacenado impregnando la roca porosa que hay bajo ella (ROCA ALMACÉN) en un trampa petrolífera:
En la roca almacén, los diferentes componentes se separan por orden de densidad y pueden ser extraído por separado
Cuando se extrae, lo que se obtiene es el CRUDO, una mezcla de HC sólidos, líquidos y gaseosos de muy diversos tamaños. El crudo se somete a un proceso de separación de sus componentes denominada DESTILACIÓN FRACCIONADA de la que se obtienen cientos de productos derivadoscomo:
- Combustibles: gas propano. butano, gasolinas, fuel, queroseno- Numerosas materias primas: asfaltos, betunes, aceites lubricantes, plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, pesticidas, medicamentos y pinturas
España tiene una enorme dependencia energética del exterior: Petróleo (México, Arabia) y Gas (Argelia, Libia)
Su principal uso es en el transporte (automóviles, barcos, aviones, etc.), calefacciones, industria química, centrales térmicas (fuel) y todo tipo de industrias que utilizan sus derivados
El petróleo embolsado a poca profundidad es fácil de extraer sus derivados tienen alto poder calorífico, sin embargo, su uso produce graves impactos ambientales (y económicos):
- Su combustión produce contaminantes atmosféricos responsables del calentamiento global , smog y la lluvia ácida.
- Los accidentes durante su transporte en oleoductos y grandes superpetroleros provocan importantes fugas (mareas negras)
EL GAS NATURAL
Está formado por una mezcla de gases en proporciones variables (H2, metano, etano, propano y butano) resultado de la fermentación anaerobia de restos orgánicos. Pueden aparecer en yacimientos aislados o junto al petróleo.
Es el combustible de mayor poder calorífico y el menos contaminante (su combustión produce menos CO2 y no forma NOx, ni SOX responsables del smog y la lluvia ácida)
Su extracción es sencilla y barata (no requiere procesado) y su transporte puede ser por gaseoductos o grandes barcos gaseros (gas licuado a presión)
Su principal uso es la generación de electricidad en centrales térmicas de ciclo combinado, el uso doméstico (cocinas, calefacciones y agua caliente), el transporte y el industrial.
El principal inconveniente es que en caso de accidente, se libera metano, un gas de efecto invernadero 25 veces mas potente que el CO2 y sigue siendo una energía no renovable.
EL URANIO Y LA ENERGÍA DE FISIÓN NUCLEAR
Se basa en desintegración radiactiva de los átomos de Uranio. Estos átomos son inestables y se rompen o fisionan produciendo: núcleos más ligeros, radiactividad y GRANDES CANTIDADES DE CALOR que es lo que aprovecha del proceso.
Es el combustible de las centrales nucleares, donde el calor producido por la reacción se utiliza para producir vapor, con el cual se mueve unas turbinas y se genera energía eléctrica
En la fisión se liberan, grandes cantidades de energía (calor y radiactividad), pero también 2 -3 nuevos neutrones de alta velocidad que producen nuevas fisiones: Es una REACCIÓN EN CADENA que si no se controla produciría una explosión atómica (bucle +).
Para controlar la reacción, se introduce en el reactor un MODERADOR que “enfría” la reacción (absorbe los neutrones en exceso). Este moderador puede ser agua ligera (75% de los reactores), agua pesada (20%) o grafito (5%)
Para extraer el calor producido hay un SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR AGUA que consta de 3 circuitos independientes entre sí (por seguridad)- Circuito primario: En contacto con el material radiactivo, está confinado dentro de l vasija del reactor y esta agua se recicla (no sale nunca)- Circuito secundario: Enfría al primario y es el que genera el VAPOR que mueve las turbinas - Circuito terciario: Licua el vapor del 2º. Esta agua entra y sale del exterior (río, mar) y genera el vapor que vemos salir por la torres de refrigeración
Núcleo de un reactor nuclear, aunque asombrosamente bello, el resplandor que se aprecia, es producto de altísimas dosis de
radiación.
Circuitos de refrigeración
IMPACTO AMBIENTAL DE LA ENERGÍA DE FISIÓN NUCLEAR
Las centrales nucleares NO PRODUCEN CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS, pero sus principales inconvenientes son:- Contaminación térmica del agua del río, etc. Que altera el ecosistema acuático (el aumento de tª no debe superar los 3ºC y la Tª máx no debe superar los 30ºC)- Alteración del microclima de la zona (más cálido y húmedo) por el vapor de refrigeración- Minería, transporte y tratamiento de los productos radiactivos- Riesgo de accidentes (Fukushima 2011, Three Mile Island 1979, Chernóbil 1986)- Tratamiento de los residuos radiactivos- Instalaciones y mantenimientos muy caros, sobre todo si su funcionamiento se limita a 40 años y luego debe ser desmantelada también con altos costes económicos prometía ser barata y resulta tener enormes gastos ocultos)
Actualmente, con la crisis medioambiental, hay muchos partidarios de la energía nuclear (incluidos algunos padres del ecologismo como James Lovelock), ya que no produce CO2 (no contribuye al cambio climático) y se producen grandes cantidades de energía que requiere el modo de vida moderno. Ven la energía nuclear menos peligrosa que un inminente cambio climático catastrófico. Podría ser una solución temporal hasta desarrollar adecuadamente las energías alternativas limpias para su total implantación. Además, con las mejoras tecnológicas, cada vez podrían ser más seguras y tratar sus residuos más adecuadamente.
EL COMBUSTIBLE
1) El combustible se extrae de grandes cantidades de mineral de uranio que se procesa en plantas de enriquecimiento. En ellas se separa el isótopo U-235 del resto . Las reservas actuales de mineral de uranio están calculadas en 2 millones de toneladas, suficientes para unos 60 años al ritmo actual de consumo. que se trata de un RECURSO NO RENOVABLE.
2) A continuación se enriquece añadiendo plutonio-239(mejora la reacción de fisión) y se fabrican las barras de combustible
Los restos del combustible continua activo como mínimo de 10.000-100.000 años (residuos radiactivos de alta actividad).
.
VENTAJAS INCONVENIENTES
• Mantenimiento mínimo• No genera residuos ni contaminantes• Los embalses ayudan a controlar las
crecidas e inundaciones.• Suministran agua a campos,
poblaciones e industria en estaciones secas. Actualmente se están instalando centrales minihidroeléctrias, mucho más respetuosas con el medio ambiente
• La energía eléctrica generada se transporta por una costosa red, ya que suelen estar alejadas de las grandes poblaciones.
• La cantidad de agua disponible depende de las lluvias del año.
• Su construcción inunda grandes territorios y crea graves alteraciones en el entorno.
• Existe riesgo de rotura con graves consecuencias en las poblaciones próximas
LA ENERGÍA HIDRÁULICA
Se obtiene de presas, a partir del agua almacenada en los embalses de los ríos. Cuando el agua almacenada se la deja salir, pasa a través de una turbina que gira y está conectada a un generador eléctrico. De esta manera, la energía potencial del agua almacenada se transforma en energía cinética y en al final en energía eléctrica.
LA ENERGÍA MAREOMOTRIZ
Se obtiene del movimiento del agua del mar en las mareas. Se sitúan en la desembocadura de ríos donde la diferencia de nivel entre pleamar y bajamar es de varios metros. Básicamente es similar a la hidráulica.
VENTAJAS INCONVENIENTES
Limpia, sin residuos e inagotable Utilización limitada a ciertas zonas (condiciones idóneas). Tecnología cara
LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
Consiste en inyectar agua fría en el subsuelo hasta cierta profundidad, donde se calienta, sube y mueve una turbina que genera electricidad.Solo es rentable y sencillo en zonas de alto gradiente geotérmico (zonas volcánicas, con fuentes termales o emanaciones de vapor), como por ejemplo Islandia
También se puede aprovechar el agua caliente resultante del proceso para la calefacción y agua caliente de los hogares e invernaderos
El problema de esta tipo de energía es que no es renovable: la energía térmica de los pozos no dura más de 15 años y, sin embargo, tarda millones de años en volver a regenerarse
LA ENERGÍA SOLAR
Llega del Sol en forma de radiaciones electromagnéticas. España, por su elevado número de horas de Sol al año, tiene un gran potencial de aprovechamiento de esta energía. Se puede aprovechar de formas diferentes: la solar térmica y la fotovoltaica
La solar térmica consiste en utilizar la energía solar para calentar un fluido, generalmente agua. El proceso tiene lugar en aparatos denominados colectores. La energía obtenida se utiliza fundamentalmente para obtener agua caliente y calefacción. En el caso de los hornos solares, se obtienen altas temperaturas que se utilizan también para generar energía eléctrica.
La fotovoltaica permite la transformación directa de la energía solar en energía eléctrica, mediante unos dispositivos especiales fabricados con silicio (células fotovoltaicas). Esta energía se puede utilizar directamente para consumo doméstico o bien transferirla a la red de distribución
VENTAJAS INCONVENIENTES
Es inagotable, limpia (no produce ruidos ni sustancias contaminantes), barata, con instalaciones mínimas, permite que llegue electricidad a zonas aisladas y reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles.
Su disponibilidad varía según la estación del año, nubosidad, etc. No se puede almacenar (solo pequeñas cantidades en baterías), Los sistemas de captación ocupan grandes extensiones (huertos solares)
ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
Es la arquitectura que aprovecha las condiciones climáticas de la zona. Su objetivo es conseguir un interior confortable con el menor gasto de energía posible. La temperatura interior a penas varía aunque el cambio en la temperatura exterior sea muy acusada. Esto supone un gran ahorro de energía y dinero en calefacción y refrigeración. Muchos de sus principios se basan en la arquitectura tradicional:- Materiales utilizados (piedra, madera o adobe) son mejores aislantes térmicos que el ladrillo, cemento o hormigón- Orientación: la fachada sur recibe más calor y luz que la norte - Espesor de los muros: los muros gruesos aíslan mejor- Disposición y tamaño de las ventanas, acristalamientos y balcones
Los sistemas de ARQUITECTURA SOLAR PASIVA incorporan nuevos materiales y tecnologías en su diseño que mejoran el rendimiento energético: - Buen aislamiento térmico, doble acristalamiento, iluminación de bajo consumo, sistemas de refrigeración y ventilación naturales, con entradas de aire fresco por la parte inferior de la casa y salida de aire caliente por arriba. Instalar toldos, aleros y plantar arboles alrededor mejora la refrigeración de la vivienda en lugares cálidos.
Plantar árboles cerca de los edificios puede reducir las necesidades de aire acondicionado en un 60%. Los árboles son colectores solares biológicos que enfrían pasivamente, por una parte dando sombra por otra evaporando agua que enfría el entorno
Los tejados con vegetación pueden reducir el consumo de aire acondicionado hasta en un 25% y evitar en invierno pérdidas de calor de hasta un 50%.También disminuyen el efecto “Isla de calor” en las ciudades.
La ARQUITECTURA SOLAR ACTIVA además incorpora sistemas mecánicos de captación de energía como placas solares térmicas (agua caliente y calefacción) o fotovoltaicas
LA ENERGÍA EÓLICA
Es una forma de energía cinética producida por el viento. El viento se origina por efecto de las diferencias de insolación entre distintas zonas del planeta. Se puede utilizar directamente (barcos de vela, molinos de viento para moler) o transformada en electricidad, mediante aerogeneradores. Son aparatos que disponen de unas palas que giran gracias al viento, y en su interior un generadortransforma la energía mecánica del viento en energía eléctrica, que es transferida a la red de distribución. Por sus características, España es uno de los países de Europa donde el uso de la energía eólica está más extendido.
Actualmente se está pensando en ubicar parques eólicos en el mar
VENTAJAS INCONVENIENTES
Es inagotable, los aerogeneradores son de bajo coste de instalación y mantenimiento, se consigue un alto rendimiento y reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles
Es intermitente, aleatoria y difícil de almacenar. Los aerogeneradores son un peligro para las aves. Los parques eólicos ocupan grandes extensiones y producen impacto paisajístico y ruido. Genera interferencias con radares, TV y radio.
LA BIOMASA
Es el conjunto de materia orgánica de origen animal o vegetal procedente de la transformación de los restos de seres vivos. Las plantas captan la energía solar y la transforman en energía química de la biomasa (fotosíntesis) que utilizan para sus funciones vitales y crecimiento. Esta energía almacenada se libera por combustión.
Se puede conseguir:
- Por cultivos agrícolas de rápido crecimiento y alto contenido energético (Ej. Maíz, cardos, remolacha y cereales)- Aprovechando residuos :•Domésticos (papel, cartón, restos de alimentos y aguas residuales) •Agrícolas (paja, malas hierbas) •Ganaderos (excrementos de animales), •Forestales (ramas, hojas, etc.) •Industria alimentaria (orujo de la oliva y uva, cáscara de almendra, restos de frutas, etc.)
La biomasa se puede quemar directamente para obtener energía (calor o electricidad), o se puede transformar en biocombustibles (biodiésel, bioetanol y biogás). Actualmente la obtención de biogás es la principal aplicación.
La biomasa fresca ocupa granes volúmenes (gran contenido en agua), por lo que antes de ser utilizados debe someterse a procesos de secado y compactación que faciliten el trasporte, almacenamiento y manipulación
Los procesos a los que se somete la biomasa son:- La biomasa sólida (Ej. Madera) se quema o se gasifica
-La biomasa húmeda (restos orgánicos) (>60 % agua) se convierte biológicamente
en biogás, por fermentación de residuos orgánicos biodegradables, proceso
realizado por bacterias en condiciones anaerobias
-BIOCOMBUSTIBLES- De cereales, caña de azúcar o remolacha, por fermentación se obtiene
bioetanol (combustible similar a la gasolina)
- Los aceites vegetales (colza, girasol o saja) se trasforman en biodiésel para
motores y turbinas.
-.
VENTAJAS INCONVENIENTES
• Produce pocos residuos y son biodegradables.
• Los biocombustibles son menos contaminantes que los combustibles fósiles.
• Una gran parte corresponde a residuos humanos, por lo que se elimina el coste de tratamiento de estos residuos
• Bajo rendimiento energético. En fresco ocupan gran volumen, lo que dificulta su transporte y utilización.
• Requiere grandes extensiones de terreno agrícola, gran consumo de agua, fertilizantes y otros químicos. Esto esta provocando la disminución de terrenos para cultivos alimentarios y la destrucción de hábitats naturales Ej, La Amazonia de esta desforestando para producir biomasa.
• Los alcoholes son corrosivos.• Producen emisiones de NOx. • Se deben modificar los automóviles, pierden
autonomía y potencia y además cuestan de arrancar en zonas frías.
BIODIESEL ALGAS
Presentan un crecimiento superior al de muchos vegetales, contienen hasta 50% de su peso en aceite y pueden ser un buen sumidero para el CO2
atmosférico
EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
La reacción de formación de agua a partir del hidrógeno produce gran cantidad de energía, por lo que podría utilizarse el hidrógeno como combustible:
H2 + ½ O2 = H2O (g) + Energía
El hidrógeno se puede obtener por la hidrólisis del agua, mediante una corriente continua, pero generar esta corriente requiere energía. El problema es que se gasta más energía en descomponer el agua y producir hidrógeno de la que se extrae luego en la combustión y no es rentable cuando esta energía viene de combustibles fósiles. Solo seria rentable si la energía procede del Sol, bien mediante células fotovoltaicas o por fotolisis del agua (proceso aun en investigación) u otra energía renovable
El hidrógeno es muy abundante (75% Universo), pero en la Tierra de encuentra combinado formando agua y otras moléculas. Debido a su abundancia se considera un combustible eterno y también muy eficiente, ya que produce el triple de energía calorífica que el petróleo. Su combustión no produce residuos, solo agua.
La ventaja: permite utilizar toda la infraestructura actual del gas natural, se puede transportar por los gaseoductos
En la actualidad la mitad del hidrógeno utilizado se extrae del gas natural, tras hacerlo reaccionar con vapor de agua en un convertidor catalítico. El proceso libera CO2
Se apuesta por la descarbonización, para la elección de fuentes de energía
LA ENERGÍA DE FUSION NUCLEAR
Consiste en reproducir, a pequeña escala, lo que ocurre en el Sol: La fusión de dos núcleos ligeros para formar otro más pesado. El proceso libera una gran cantidad de energía y no genera contaminantes.
Para producirse, los núcleos deben aproximarse mucho entre sí y eso sólo es posible a enormes temperaturas, como ocurre en el Sol (10 millones de ºC). A estas temperaturas la materia se encuentra en estado de plasma: núcleos desnudos, de carga positiva (los electrones se han separado) que se repelen entre sí.
De todas las reacciones posibles, se han seleccionado los elementos que no producen residuos radiactivos y son abundantes en la naturaleza : el deuterio y el tritio
Fusión nuclear• Se puede obtener hasta 4 veces más
energía que con la fisión.
• Es la energía que tiene lugar en el sol.
• Se fusionan isótopos de hidrógeno y se
obtiene helio y energía.
• Inicialmente hay que aportar mucha energía
para iniciar la reacción, pero luego se
recupera
VENTAJAS INCONVENIENTES
- Ausencia de residuos radiactivos - Se necesitan cantidades minúsculas de deuterio y tritio, por lo que hay reservas para miles de años
- El tritio es radiactivo, pero su vida media es de 12 años para evitar su almacenamiento, en algunos reactores se genera el momento de su uso- Los materiales de construcción de los reactores absorben gran número de los neutrones liberados en la reacción y pueden transformarse en radiactivos
Se llama fusión fría a cualquier reacción nuclear de fusión que puede ser producida a temperaturas y presiones cercanas a las normales, utilizando un equipamiento de muy bajo costo y casi nulo consumo eléctrico en su producción. Hasta ahora, es solo una ilusión, ya que parece totalmente imposible.
USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA
Uno de los mecanismos de ahorro es la COGENERACIÓN ENERGÉTICA, es decir la producción combinada de dos formas de energía útiles (eléctrica y térmica) a partir de una única fuente de combustible. Este sistema permite utilizar hasta el 90% de la energía del combustible, contra el 33% típico de una planta energética
MEDIDAS ESPECIFICAS RESPECTO AL USO DE LA ENERGÍA SON:
1) Aumentar la eficiencia del sistema energético: El sistema de transporte eléctrico tiene una eficiencia global del 33%, por lo que es necesario producir el triple de energía de la que consumimos. La eléctricas incentivan el ahorro mediante los negavatios (vatios negativos),ayudas económicas para comparar bombillas y electrodomésticos más eficientes.
2) Valoración del coste real de la energía que consumimos: Valorando el ciclo de vida de los aparatos eléctricos (de esta manera podemos valorar el ahorro que implica su uso ):
Coste ciclo de vida = precio del aparato + (gasto anual de energía · tiempo de vida estimado)
5) Medidas de ahorro personales: Uso del transporte público, buenos aislamientos térmicos en hogares, comprar electrodomésticos eficientes, bombillas de bajo consumo, instalar termostatos, aumentar el reciclado de vidrio y papel.
4) Reducción del consumo en los diferentes sectores: En España el sector que más energía consume es el transporte (40%), le sigue la industria (32%) y en tercer lugar los hogares (16%). Las industrias han conseguido rebajar su demanda con mejoras técnicas. Las compañías automovilísticas están sacando al mercado coches cada vez más eficientes, especialmente para el uso urbano. En el hogar la calefacción y agua caliente son los usos que más energía consumen.
3) Valoración de los costes ocultos de la energía: La energía eléctrica es limpia para los consumidores, pero según haya sido su producción ha generado contaminación en otro lugar
Recursos minerales• Existen mas de 2000 minerales conocidos, por sólo unos 90 tienen
interés industrial y comercial.
• Se extraen en lugares donde la concentración es elevada: Yacimientos
• Si la concentración del mineral compensa los costes de explotación, el
yacimiento será rentable.
Mena del mineral: parte
metálica y de interés del
mineral.
Ganga del mineral: Material sin
interés. Se amontona en
escombreras de residuos o
escorias
Después de sacar el mineral (minas a cielo abierto o subterráneas) el
mineral es tratado para separar la mena de la ganga.
Eduardo Gómez
RECURSOS MINERALES METALÍFEROS:
•Se emplean para la obtención de metales y
energía.
•Las explotaciones pueden realizarse “a cielo
abierto” o excavaciones en profundidad.
•Los metales deben ser procesados tras la
extracción para eliminar los materiales de
desecho.
LOS MINERALES METALÍFEROS SE PUEDEN CLASIFICAR EN:1.Metales abundantes: Al, Fe, Mn, Cr y Titanio2.Metales escasos: Cu, Pb, Zn, Sn, Ag, Au, Hg y Uranio
METAL CARÁCTERÍSTICAS MINERAL
Aluminio Poco peso, resistente a la corrosión. Construcción e industria aeronáutica y del automóvil
Bauxita
Hierro Obtención de acero (Fe + C)Acero inox (Fe + Cr + Ni)
Magnetita, Hematites, Limonita, Siderita y Pirita
Manganeso Obtención de acero y pinturas Pirolusita
Cromo Acero inox, ladrillos reractarios y pinturas Cromita
Titanio Prótesis, aeronáutica y pinturas Ilmenita
Cobre Fabricación de cables, latón ( Cu+ Zn) o bronce ( Cu + Sn)
Calcopirita, Cuprita, Malaquita, Azurita
Plomo Tuberías, vidrieras, baterías y como antiox en gasolinas
Galena
METAL CARÁCTERÍSTICAS MINERAL
Zinc Galvanizado de hierro y acero y obtención de latón
Blenda
Estaño Fuselaje de aviones, soldaduras, bronce y peltre junto al Pb
Casiterita
Plata Fotografía, joyería Plata nativa y minerales argentíferos
Oro Joyería Oro nativo
Mercurio Industrias papeleras y plásticos Cinabrio
Uranio Energía nuclear Uraninita
Nuevos materiales han comenzado a sustituir a algunos metales como Pb, Sn y
Cu, como por ejemplo los plásticos derivados del petróleo:
•PVC (policloruro de vinilo): cañería y desagües
•PE (polietilno o plástico blanco) PET (polietilentereftalato o plástico azul)
fabricación de envases.
•PS (poliestireno expandido): corcho blanco
Nuevas materias naturales como el Silicio para la fabricación de fibras ópticas y circuitos de ordenadores
ALUMINIO: obtención e impactos ambientales
PROPIEDADES: ligero, maleable, resistente a la
corrosión y fácilmente reciclable.
USOS: envases, cableado eléctrico, aeronáutica,
automóvil, química, construcción, etc..
OBTENCIÓN:
•Reducción de la bauxita con sosa cáustica
Aluminato sódico
•Se calcina el aluminato óxido de Al
•Electrólisis de la alúmina
PRINCIPALES IMPACTOS AMBIENTALES DERIVADOS DE LA ONTENCIÓN DE Al:•Deforestación y pérdida de biodiversidad en países situados en las proximidades del ecuador donde los suelos son ricos en laterita•Aumento de las diferencias sociales Norte-Sur: el procesado del metal se lleva a cabo en países ricos.•El gasto energético de la electrólisis del proceso de obtención del Al es muy elevado, es necesario utilizar energías renovables•Sería necesario aumentar su reciclaje.
LA MINERÍA: IMPACTOS AMBIENTALES
La legislación española obliga a las
empresas a realizar una evaluación del
impacto ambiental que originará la
construcción de una mina y un plan de
restauración del paisaje una vez que cesa
su explotación.
IMPACTOS AMBIENTALES DE LA MINERÍA•Contaminación atmosférica por partículas sólidas, polvo y gases.•Contaminación acústica debido a las voladuras.•Contaminación de las aguas superficiales y subterráneas•Ocupación irreversible del suelo y modificación de su uso.•Pérdida de biodiversidad: consecuencia de la eliminación de flora y fauna de la zona•Alteración del paisaje: eliminación de suelo, aumento de riesgos de inestabilidad de pendientes, escombreras, colapsos y subsidencias.•Aumento de la presión antrópica sobre la zona
RECURSOS MINERALES NO METALÍFEROSUSOS: combustibles fósiles, fertilizantes y
materiales de construcción.
1.Fertilizantes: Fosforo, Nitrógeno y Potasio.
2.Rocas empleadas en la construcción: se
denominan áridos y se obtienen de todos los
tipos de rocas conocidas.
1. Bloques de piedra
2. Rocalla: roca triturada.
3. Arena y grava.
4. Cemento (caliza + arcilla + calor)
5. Hormigón (cemento + arena o grava)
6. Yeso
7. Arcillas
8. Vidrio
ÁRIDOS
Eduardo Gómez
Se extraen y se usan de forma directa. Como mucho se trituran, lavan y
clasifican por tamaños
El uso principal es como componente
del hormigón.
Son el grupo de rocas industriales
que mayor volumen y peso supone
de todos los recursos minerales. Esto
implica procesos de transporte muy
caros.
Se distinguen dentro de este grupo:
• Rocalla
• Gravas
Rocalla:
Es cualquier tipo de roca triturada para el
firme de carreteras y vías de ferrocarril
Gravas:
Se extrae de graveras, donde se acumula de forma natural. Se explota en
la cercanía al lugar de uso (ciudades…) debido al coste del transporte, lo
que supone importantes impactos ambientales.Eduardo Gómez
ConglomerantesMateriales que contienen áridos en polvo. Se mezclan con agua para
formar pastas que en contacto con el aire endurecen.
Tipos de conglomerantes
Arcilla: Se puede volver plástica (pierde adherencia y resistencia). Es uno de los materiales de construcción conocidos desde tiempos antiguos.
Cal: Procede de la roca caliza tratada a altas temperaturas. No pierde sus propiedades con el agua
Yeso: Se extrae directamente de las canteras. Se calcina y se mezcla con agua para su uso como argamasa.
Cemento: Mezcla de caliza y arcilla (3:1), cocido a más de 1400ºC para que pierda el agua y el CO2 y luego se tritura.
ARCILLA
CAL VIVA
YESO
CEMENTERA
Eduardo Gómez
Rocas de construcción
Eduardo Gómez
La arcilla, yeso y cemento también pueden
considerarse rocas de construcción.
Cantera de granito
Bloques de piedra extraídas de canteras próximas al lugar de construcción
(por costes del transporte). Pueden pulirse en caso de materiales
ornamentales como mármoles, granitos o travertinos.
Cantera de mármol
Fertilizantes
Eduardo Gómez
Otro uso importante de las rocas es para la fabricación de
fertilizantes. Principalmente se usan rocas sedimentarias que
contengan P (rocas de sedimentos marinos), N, K (de sales
marinas) y S (se extrae de rocas magmáticas).
