CTMA-Recursos Minerales y Energeticos

 

RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES 1. Recursos energéticos El 99% de la energía utilizada por hombre proviene de forma directa o indirecta del Sol. Proceden directamente del sol la energía solar (fotovoltaica y térmica) y la energía de la b iomasa. Proceden indirectamente do sol la energía hidráulica, la eólica y la energía de los los comb ustibles fósil fósiles. es. El 1% restante restante tiene su origen en la propia Tierra y en la interacción entre la Tierra, la Luna y el Sol y está representada por la energía geotérmica, la energía nuclear y la energía de la mareas o mareom otriz. A. Fuentes de en ergía convencionales y alternativas Las fuentes de energía más utilizadas en la actualidad son los com bustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), la energía hidroeléctrica y la energía nuclear de fisión, que constituyen las llamadas fuentes de energía convencionales.. vencionales

luminosa, etc. Cada una de las fuentes existentes proporciona una forma de energía que puede ser usada directamente o transformada en otra forma diferente. Así por ejemplo, la energía química que posee el carbón es transformada por m edio da su combustión en en ergía caloríf calorífica ica que usamo s directamente (calefacción y otros usos) o se transforma en energía eléctrica para su distribución a los centros de consumo, a veces muy alejados. Se conoce como sistema energético  energético   al conjunto de procesos necesarios para el uso de la energía . Básicamente los procesos

que constituyen un sistema energético son los siguie siguientes: ntes: •

Pr Proces oceso o de captura captura de la ener energía gía pr primar imaria ia o de expl explotac otación ión de la fuente de energía . Ejemplos de procesos de captura son

la instalación de un aerogenerador y la construcción de un embalse para retener agua. Ejemplos de extracción o explotación son la perforación de un pozo petrolífero, la explotación de un yacimiento de carbón, el cultivo de colza para obtener biod iesel, etc. •

Proceso de transformación en energía secundaria , que

consiste en generar la fuente de en ergía que se pod rá utilizar directamente. Obtención de gasolina y otros comb ustib ustibles les en una refinería de petróleo, transformación de la energía del agua en energía eléctrica en las centrales hidráulicas, o de la energía do carbón en energía eléctrica en las centrales térmicas, etc.

Dados los problemas que ocasiona el uso de los combustibles fósiles y de la fisión nuclear (carácter no renovable, alto coste y contaminación asociada, tanto a la extracción y transporte, como a su uso, riesgo de accidente rad ioactivo, etc.), se está promoviendo el uso y la investigación de  de  fuentes de energía alternativas o nuevas, nuevas, de carácter renovable o no, entre las que destacan la energía eólica -que está alcanzando alcanzando un gran desarrollo en Galicia-, la energía solar, tanto térmica como fotovoltaica, la biomasa, tanto desde el punto de vista de la obtención de biocom bustibles a partir de la misma, como de su uso para obten er energía eléctrica, llaa energía de las mareas y de las olas, la geotérmica, el hidrógeno y, en el futuro, la fusión nuclear.

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B. El sistema energético

En sentido amplio, un convertidor es un componente del sistema

La energía puede aparecer bajo muchas formas: calorífica, electromagnética, mecánica, potencial, química, nuclear,

energético (presa y turbina, caldera, motor, etc.) que permite la

Recursos energéticos y minerales

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Proceso de transporte de los los recursos energéticos secundarios hasta el lugar de consumo : transporte de gasolina, transporte de energía eléctrica, etc. Consumo de la energía secundaria que generalmente es

transformada en otra forma de energía mediante un convertidor adecuado. tidor  adecuado. Transformación de la energía química de la gasolina en trabajo mecánico mediante los motores de explosión, transformación de la energía eléctrica en trabajo mecánico, luz, calor, etc.

transformación de una forma de energía en otra pa ra facilitar facilitar su

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transporte y uso . Ejemplos de convertidores son los alternado-

res, motores eléctricos, motores de explosión, estufas, calderas de combustión, etc Cada proceso de conversión implica unas ciertas perdidas de energía asociadas a cada fase de la cadena energética, que será

menos eficiente cuanto más larga sea ésta. Además, durante el transporte se pierde parte de la energía por lo que la distancia entre los centros de producción y de consumo supone una disminución de la eficacia del sistema energético .

C. Rendimiento energético

va a la cantidad de un com bustible fósil cuya explotación resulta posible y económicamente rentable. 1. El carbón El carbón se formó por la acumulación de restos vegetales en el fondo de pa ntanos, lagunas o deltas, que en ausencia de oxígeno sufrieron un proceso de fermentación debido a la acción de ciertas bacterias sobre la celulosa o la lignina, cuyo resultado fue la formación formación de carbón, metano y CO2 . Habitual Habitualmente, mente, los estratos de carbón aparecen en tre estratos de pizarra.

Se llama rendimiento de un sistema a la relación entre la en ergía

El carbón es un combu stible de un alto poder calorífic calorífico o y uno d e los más abunda ntes (se estiman reservas para 220 años al actual

suministrada y la que obtenemos de él, expresada en tantos por ciento. Así por ejemplo, el rendimiento de un moto r de explosión será la relación entre la energía mecánica recogida en el eje d e la máquina y la contenida en el combustible utilizado. utilizado.

ritmo de consumo), pero tamb ién es el más sucio sucio y, debido a su elevado contenido en azufre, cuando se quema expulsa una gran cantidad de SO2, lo que le convierte en el principal principal causante de la lluvia lluvia ácida. Además, emite el doble de CO2 que el petróleo.

El rendimiento será menor del 100 % (el de un automóv il es del 13 %), debido a la existencia de perdidas energéticas, algunas de las cuales son inevitables, mientras que otras se p odrán corregir mejorando la eficienci eficienciaa del sistema energético. Cuando la energía es barata no se tienen en cuenta estas perdidas, excepto en el caso de q ue existan restricciones energéticas.

Dependiendo de la profundidad a la que se encuentre, el carbón se explota a cielo abierto o mediante minas. Las explotaciones a cielo abierto son más económicas, pero su impacto amb iental y paisajístico es mayor, afectando a grandes extensiones de terreno. La actual legislación obliga a las comp añías a efectuar restauraciones una vez finalizada finalizada la explotación. Si el yacimiento se encuentra a mayo r profundidad, será necesario perforar una mina, lo que aumenta los costes económicos y los riesgos de accidente y enfermedades derivadas como, por ejemplo, la silicosis.

D. Costo energético El costo energético es el precio que pagamos por utilizar la energía secundaria (recibo de la luz, coste de la gasolina, etc.). Pero además existen otros costes ocultos, ocultos, como los asociados con los equipos e instalaciones implicadas en todo el proceso energético: los de construcción, mantenimiento, desmantelamiento y eliminación del impacto producido por su construcción (este último puede ser muy elevado en el caso de las centrales nucleares o en el de las minas de carbón a cielo abierto). Otros costes ocultos son los impactos ambientales que provocan las distintas fases fases del si sistema stema energético y sus consecuencias (por ejemplo, las mareas negras), que muchas veces se abonan con los impuestos que todos pagamos.

2. Energías convencionales Las fuentes de energía usadas tradicionalmente, las llamadas fuentes de energía conven cionales son los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), la energía hidroeléctrica y la energía nuclear de fisión. A. Combu stibles fósiles fósiles En la actualidad, el 79,6 % de la energía usada en el mundo procede de los combustibles fósiles, que producen graves problemas de contaminación y el incremento del efecto invernadero debido a sus emisiones de CO2 y de otros ggases. ases. Además hay que tener en cuenta que se trata de recursos no renovables, y aunque no se atisba un grave riesgo de agotamiento en los próximos años, si se mantiene la actual tasa de utilización llegará un día, no muy lejano, en el que se agoten. De ahí la necesidad de buscar otras fuentes energéticas sustitutivas que sean baratas, limpias y renovables q ue permitan un desarrollo energético sostenible.

Por otro lado, las minas generan grandes escombreras formadas por estériles (productos no aprovechables) que ocupan mucho terreno, produciendo un gran impacto paisajístico, la contaminación del aire por la producción de grandes nubes de polvo y la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas por lixiviados. lixiviados. El principal uso del carbón es su combustión en las centrales térmicas para prod ucir electricidad electricidad (el 30% de la en ergía eléctrica mundial proviene de esta fuente). El calor resultante de dicha combustión se utiliza para obtener vapor de agua, que hará girar unas turbinas que moverán unos alternadores que transformarán la energía mecánica en eléctrica. Actualmente existen varias varias estrategias para minimizar el imp acto ecológico de estas centrales. Algunas de ellas son: •

Mezc Mezcla la o sust sustit ituci ución ón del carbón carbón de peor cal calida idad d con ot otros ros

•

que generen más calor y de menor contenido en azufre. Pre Preproc procesa esado do del ca carbón rbón,, macha machacándol cándolo o y lav lavándol ándolo o para eliminar la mayor cantidad de azufre posible.

Nota: Se denomina recurso a la estimación teórica de la cantidad total que hay en la corteza terrestre de un determinado combustible fósil fósil o de un mineral. Se denomina reserRecursos energéticos y minerales

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Diseño Diseño de cen central trales es térmicas térmicas más ef efici icientes, entes, que in incluyen cluyen sis sistemas temas de eliminación eliminación de los compon entes sulfurados antes de emitir los gases de la combustión.

2. El petróleo El petróleo se originó por la mue rte 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. La materia orgánica se convierte en hidrocarbu ros por un proceso de fermentación, mientras que los cienos se transforman en arcillas arcillas que constituyen la roca madre, que queda impregnad a por dichos hidrocarburos. Con el tiempo los hidrocarburos migran hasta que se encuentran con una roca impermeable (roca de cobertera) y quedan alojados en los poros o huecos de otras rocas llamadas rocas almacén: areniscas, calizas con huecos de redisolución, etc. Si afloran a la superficie, se disipan en la atmósfera y dejan un residuo sólido bituminoso llamado asfalto. El petróleo se extrae en forma de crudo, constituido por una mezcla de h idrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos. Se somete a un proceso de refinado, conocido con el nomb re de destilación fraccionada, en el que se separan las distintas fracciones que lo forman: primero se separan los productos gaseosos (metano, etano, butano , etc.), a continuación los líquidos (gasolina, nafta, queroseno, fuel, etc.), quedando finalmente depositados los sólidos (alquitranes y betunes). Su transporte se realiza a través de oleoductos y mediante grandes petroleros, cuyos accidentes pueden tener graves consecuencias. Entre los principales usos del petróleo po dríamos citar los gases licuados (de utilización doméstica e industrial en calefacciones y calderas), gasolina (automóviles), nafta y queroseno (para la industria química y como com bustibles de los aviones), gasóleos (para vehículos diesel u calefacciones domesticas), fuel (en las centrales térmicas para la generación de electricidad en las calefacciones domésticas y en los generadores de calor industrial). Otros productos resultantes de la destilación fraccionada se utilizan como materias primas para la industria química, pesticidas, plásticos, fibras sintéticas, pinturas, medicinas, etcétera. Pero el principal uso del combustible es para el transporte. A pesar del encarecimiento en su precio, aún existen dificultades para sustituirlo por otro tipo de en ergía. 3. El gas natural

como ya sabemos, es un gas de efecto invernadero mucho más potente pote nte q que ue el CO2 . Otro método de transporte del gas natural consiste en li licuarlo cuarlo a bajas temperaturas y trasladarlo en barcos similares a los petroleros. El gas natural se utiliza directamente en los hogares (calefacción, cocinas, etc.), en la industria y en las centrales térmicas, térmicas, en las que comienza a sustituir al carbón. Produce un 65 % menos de CO 2 que los otros otros combustible combustibless fósile fósiless y no emite NO ni SO SO2 , por lo que no causa lluvia ácida. Además, en las centrales térmicas es más eficiente que el carbón o el petróleo. Muchos analistas creen que el gas natural es el combustible ideal para utilizar hasta que se produzc a la transición transición a otras fuentes de energía renovables (como el hidrógeno, que podría utilizar la la infraestructura de distribución del gas natural). Sin embargo se estima que las actuales reservas sólo durarían unos veinte años si se utilizase sustituyendo a los otros comb ustibles fósiles. fósiles.

B. Energía nuclear de fisión En los años cincuenta se construyeron un en los países desarrollados un gran número de centrales nucleares para producir energía eléctrica a partir de la energía liberada en los procesos de fisión nuclear de isótopos de uranio. Los enormes costes de construcción y mantenimiento de las centrales, los fallos y paradas de los reactores y la difí difícil cil gestión de los residuos radiactivos, la han convertido en una fuente de energía problemática y controvertida. Así, de ser considerada como panacea de los problemas energéticos del mundo, ha pasado a ser considerada corno un método peligroso e inadecuado de producir energía. La construcción de centrales se ha paralizado en casi todos los países desarrollados y actualmente existe un debate abierto sobre su futuro. Funcionamiento de un reactor nuclear Al dividirse un núcleo de uranio-235, por el impacto de un neutrón, se forman dos núcleos más ligeros y se libera energía y neutrones, que al chocar con nuevos núcleos de uranio provocarán, a su vez, la fisión (ruptura) de éstos produciendose una reacción en cadena que si no se controla da lugar a una explosión atómica debido a la gran cantidad de energía liberada en poco tiempo. Para contro lar la velocidad velocidad de reacción, se introduce entre las barras de combustible nuclear un moderador que absorbe los neutrones con lo que no pueden producir nuevas fisi fisiones, ones, "enfriando" así la reacción. Este ma terial moderador es agua en un 75 % de los reactores, grafito sólido en un 20 % o

El gas natural procede, al igual que el resto de los hidrocarburos, de la fermentación de la materia orgánica acumulada en los sedimentos marinos. Está com pu est o po r un a me zc la de hid róge ró ge no , metano, butano, propano y otros gases en proporciones variables .

Su extracción es muy sencilla y económica, pues debido a la presión a que se encu entra, el gas fluye por sí solo. Su transporte se realiza principalmente mediante gasoductos que, aunque requieren una fuerte inversión, son muy sencillos y de bajo riesgo. Un peligro asociado es el escape de metano, que,

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agua pesada pesada (D (D2O) en u un n 5%.

energía, impulsando unas turbinas, las cuales están conectadas a una dinamo, que transformará la energía mecánica en eléctrica.

Para extraer el calor producido por las reacciones nucleares existen diversos diseños de reactores, de los que el más com ún es el refrigerado refrigerado por agua ligera (H (H2 O). Por seguridad seguridad se utili utilizarán zarán circuitos independientes entre sí, para evitar que la radiactividad salga fuera del reactor. El circuito primario, en contacto con el material radiactivo, está confinado dentro de la vasija principal del reactor, y el agua de este circuito nunca abandona el m ismo.

La energía hidroeléctrica es de bajo coste y de mínimo mantenimiento. mantenimi ento. Además, no emite ningún tipo de contaminación durante su funcionamiento. Los emb alses, además, permiten la regulación del caudal de los ríos y el aprovechamiento d el agua para otros usos.

El circuito de refrigeración secundario enfría al primario, originando vapor, el cual impulsará unas turbinas que m overán una dinamo y producirán electricidad. Existe Existe un tercer circuito,

Como aspectos negativos podemos destacar: la reducción de

destinado a condensar y enfriar el vapor producido en el secundario, cuya agua entra y sale de un depósito o río exterior.

la diversidad biológica, la dificultad de la emigración de los peces y de la navegación fluvial, la disminución del caudal de los ríos, la modificación del nivel freático, las variaciones en el microclima y la eutrofización de las aguas. Además, genera riesgos geológicos de tipo mixto al acelerar la erosión y la sedimentación que produce su colmatación. También conlleva riesgos inducidos por catástrofes debidas a la posible rotura de la presa. Los costes de construcción son bastante elevados, implican la destrucción de tierras de labor y el traslado traslado de pob laciones. Debido a la toma de conciencia sobre el impacto producido por las grandes presas, se están reduciendo mucho los proyectos de nuevas construcciones.

Aunque no presente ningún tipo de contaminación radiactiva, una central nuclear puede provocar impactos al afectar al microclima de la zona, haciéndolo más cálido y húmedo. Además, el agua de refrigeración incrementa la temperatura de los ríos donde va a parar y puede alterar térmicamente los ecosistemas colindantes. El combustible nuclear se obtiene a partir de mineral de uranio, que se procesa para separar el uranio-235 del resto de los isótopos de este elemento. Después se enriquece añadiéndole plutonio-239 para mejo rar la reacción de fisi fisión ón y a sí fabricar las barras de comb ustible que serán utilizadas en los reactores. Al cabo de tres o cuatro año s la concentración de uranio-235 es demasiado baja como para mantener la reacción de fisión, por lo que las barras se retiran y se almacenan en una piscina dentro del mismo reactor. Cuand o existen sufici suficientes entes barras gastadas, éstas se transportarán a las centrales de reprocesado, donde se extrae el plutonio y otros isótopos de corta vida media. Los residuos restantes permanecerán activos al menos 10.000 años. Actualmente se está investigando un proceso, conocido como amplificación de energía, basado en otras reacciones de fisión (torio-232) que no se activan por sí mismas. Para realizar la fisión es necesario un acelerador de partículas que hace chocar protones contra un bloque de plomo , inyectando los neutrones resultantes en el reactor para que éste funcione. Las ven tajas de este diseño son, por u na parte, la sustitución de restos peligrosos (los de plutonio) por otros que lo son menos (los del torio), y por otra, que la reacción sólo se mantiene mientras inyectemos neutrones, deteniéndose automáticamente si esto se interrumpe, lo que m inimiza las posibilidades posibilidades de a ccidentes. C. Energía hidroeléctrica La energía potencial del agua es transformada en energía eléctrica mediante los embalses, que permiten concentrar y almacenar dicha energía. Al abrir las comp uertas se libera esta

Una alternativa a los los embalses son las minicentrales, minicentrales, pequeñas centrales hidroeléctricas que permiten atender más adecuadamente la demanda, además de causar un menor impacto ambiental y tener un coste coste económico menor.

3. Energías alternativas En vista de los problemas q ue implica la utili utilización zación de las fuentes de energía convencionales, se están buscando otras alternativas, algunas de las cuales son nuevas y otras no tanto , pero casi todas ellas son renovables y de bajo impacto am biental. A. Energías procedentes del Sol 1. Sistemas arquitectónicos pasivos Una gran parte de la energía consumida en los hogares se utili utiliza za para calentarlos, enfriarlos e iluminarlos, actividades actividades en las que se puede conseguir un gran ahorro de energía y de dinero. Para este fin utilizaremos utilizaremos un diseño adecuado q ue coincida con la arquitectura tradicional de cada zona. Además, se construirán casas que se calienten o e n f r í e n pasivamente, utilizando para ello la luz del

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Sol, con paredes y cubiertas bien aisladas. Ésta es la llamada arquitectura bioclimática, heredera del saber de la arquitectura popular.

embargo, como productor de este tipo de energía aún queda un largo camino por recorrer.

Es posible conseguir, con un consumo mínimo, edificios confortables y con oscilaciones de temperatura muy pequeñas a lo largo del año. El diseño, la orientación, el espesor de los muros, el tamaño de las ventanas, los materiales de construcción empleados y el tipo de acristalamiento son algunos de los elementos de la arqu itectura solar pasiva. 2. Centrales térmicas solares En este caso se utiliza el calor procedente del Sol para la producción de electricidad, para lo que hay que capturar y concentrar la luz solar mediante tres posibles diseños: un disco parabólico que concentre la luz en un punto, un conducto parabólico que enfoque la luz en una línea y un conjunto de espejos planos distribuidos en una gran superficie que reflejan la luz hacia un único punto de una torre central. Una vez concentrado el calor solar, se utilizará un fluido p ara almacenarl almacenarlo o (aceite, sodio líquido, ....) y posteriormente se convertirá en electricidad.

  4. Energía de la biomasa La biomasa es una importante fuente que, puede contribuir a paliar el déficit déficit energético actual, ya que es renovable, barata y requiere tecnologías poco complejas. Es proporcionada por una gran diversidad de productos, entre los que se incluyen los forestales (leña, madera o desechos madereros), desechos agrícolas (paja), desechos animales (excrementos procedentes de granjas) y basura (papel, cartón, restos de alimentos). El uso de la energía almacenada en la biomasa será renovable siempre que replantemos tantos árboles y plantas como utilicemos. De esta forma, además, no alteraremos la cantidad neta de CO2 existente existente en la la atmósfera. atmósfera. Basuras urbanas. Debido a nuestro tipo de vida actual, se ha incrementado en las basuras la presencia de componentes combustibles, como el pa pel, el cartón, etc. La eliminación de las basuras por incineración permite aprovechar la en ergía liberada en la combustión pa ra generar energía eléctrica.

3. Centrales solares fotovoltaicas En este caso, se convierte directamente la luz del Sol en electricidad, para lo que se utiliza un material semiconductor (como el silicio) que al absorber fotones proporciona una corriente de electrones, esto es, una co rriente eléctrica. eléctrica. Cada célula se ha de realizar a partir de silicio monocristalino, por lo que su fabricación es muy cara. Adem ás, el menor defecto en el cristal echa a perder la célula. La energía fotovoltaica fotovoltaica genera elect ricidad sin conta mina ción, sin ruido y sin partes movibles. Sus instalaciones necesitan un mantenimiento mínimo y no requieren agua.

Transformación en biocombustibles. Los residuos orgánicos pueden transformarse, mediante la acción de bacterias y otros procesos químicos, en biocomb ustibles lí líquidos quidos o gaseosos. Uno de éstos es el biogas (60% metano y 40% dióxido de carbono), producido por la descomposición anaerobia de los residuos y obtenido mediante la inserción de tuberías en el terrero donde se hayan enterrado los residuos. El etanol (Fig. 11.24a) se puede obtener de la fermentación y posterior destilación de cereales, remolacha y caña de azúcar. Este proceso se está llevando a cabo d esde 1987 en Brasil, utili utilizando zando como origen la caña de azúcar. En Estados Unidos se obtiene a partir del maíz, pero su coste es mayor. El etanol se utiliza mezclado con gasolina.

En muchos casos su rentabilidad, pese a su alto precio, se encuentra en que se pued en establecer en zonas donde el coste de la conexión de la red eléctrica sería mucho más elevado. Su implantación en países en vías de desarrollo sería muy interesante, pues al no poseer una red de distribución eléctrica, eléctrica, su uso sería más económico.

Otros biocombustibles son el metanol, que puede obtenerse a partir de madera, restos agrarios, basuras y carbón, y los bioaceites (biodiesel), producidos a partir de semillas oleaginosas, como la colza, el girasol y la soja (Fig. 11.24b). Estos últimos pueden utilizarse sin refinar en motores diesel modificados, o mediante un procesado químico previo en cualquier motor diesel mezclado con gasoil.

Los inconvenientes que presenta este tipo de energía son el espacio necesario para su instalación, su impacto visual y la variabilidad variabili dad de su p roducción.

Algunos problemas que representan estos biofueles líquidos líquidos son los cambios que hay que realizar en los automóviles, lo

En España incide una radiación solar media de 1.500 kilovatios/hora por cada metro cuadrado y año. Actualmente España es el primer productor europe o de células solares y paneles fotovoltaicos destinados a la exportación. Sin Recursos energéticos y minerales

altamente corrosivopotencialmente de los alcoholescancerígeno. y las emisiones de NOxlosy gas formaldehído, Además, coches propulsados por estos combustibles son mucho más difíciles difícil es de arrancar en climas fríos, disminuyendo su au tonomía entre un 30% y un 40%. 5

 

5. Energía eólica  eólica  La humanidad lleva muchos siglos utilizando la energía eólica gracias a los molinos de viento. Actualmente se utilizan unos molinos altamente tecnificados, los aerogeneradores, para su obtener en energía eléctrica, mediante el acoplamiento de una dinamo que generará dicha energía. La eólica es un tipo de energía que no emite contaminación alguna. Como aspectos negativos destacamos su impacto visual, la muerte de aves y el incremento de la erosión, ya q ue se seca la superficie del suelo cercana. Asimismo, si se utilizan aspas con componentes metálicos, se producen ruidos e interferencias electromagnéticas. Los costes de esta energía no han dejado de disminuir en los últimos años y actualmente es una fuente de energía económicamente competitiva. Su producción energética varía mucho, debido a los cambios del viento, exceptuando zonas como Galicia, La Mancha o Tarifa. Por este motivo, se utiliza como complemento a otras fuentes tradicionales de energía. B. Energías independientes de la energía solar 1. Energía mareomotriz Las interacciones del sistema Tierra-Luna-Sol producen una serie de variaciones en el nivel del mar conocidas como mareas, de las que se puede obtener energía eléctrica. Se tr trata ata de una energía limpia renovable aunque no es nueva sino que se viene empleando de sde el siglo XII en los los molinos destinados a moler grano y en los aserraderos. En 1966 se construye la primera central mareomotriz en la desembocadura del Río Rance (Francia) de la que, en la actualidad, se obtiene electricidad suficiente para abastecer a la región de la B retaña francesa. Su funcionamiento basa en construir una presa que cierre una bahía y deje que la marea la atraviese. Se puede aprovechar la energía cinética que resulta resulta tanto de la entrada de agua hacia la bahía como de la que sale de ella para mover una turbina que hace girar el generador, convirtiendo la energía cinética en energía eléctrica.

autobuses urbanos movidos por hidrógeno (en Madrid, en mayo de 2003). Sin embargo, en la actualidad, la mitad del hidrógeno utilizado en el mundo se extrae del gas natural, tras hacerlo reaccionar con vapor de agu a en un convertidor catalítico. En dicho proceso se libera libera CO2 a la atmósfera. También se puede obtener a partir de otros combustibles fósiles (carbón y petróleo) y de la biomasa. Por tanto, su producción implica un consumo de combustibles combusti bles fósil fósiles es y, a su vez, una emisión emisión de CO2 a la atmósfera. El mecanismo ideal para su obtención sería a partir de la electrólisis, electrólis is, que consiste en utilizar utilizar una co rriente continua para descomponer el agua en sus dos componentes: hidrógeno y oxígeno. Sin embargo resulta cinco veces más caro que cualquier otro empleado para obtener electricidad. A pesar de todos los inconvenientes, el hidrógeno obtenido, al igual que el gas natural, se puede quemar para obten er energía. Pero, a diferencia de éste, el subproducto resultante no es contaminante, ya que se trata de agua. Además, puede ser transportado por los gasoductos, en principio mezclado con gas natural para posteriormente, cuando dicho combustible se agote, reemplazar a éste. Otra forma de utilización del hidrógeno es en las pilas de combustible. Ya fue utilizado por la NASA para proporcionar energía eléctrica a los satélites artificiales. Estas pilas son una especie de baterías que convierten en electricidad la energía química del hidrógeno, que entra en ellas junto con el oxígeno. En el cátodo (po lo -) de la pila se produce la ruptura del hidrógeno en H + y electrones. Es Estos tos últimos son conducidos a través través de un circuito, originando la corriente eléctrica. Los iones del hidrógeno atraviesan la pila y se dirigen hacia el án odo (polo +), donde reacciona con el oxígeno, liberando agua.

2. Energía geotérmica El calor existente en el interior de la Tierra es también una fuente de energía. En las zonas volcánicas es posible utilizar la energía geotérmica para obtener vapor de agua y agua caliente. En las centrales geotérmicas se puede introducir agua fría a través de cañerías a cierta profundidad y recoger el vapor de agua que sale a presión a través de otras cañerías. El vapor es capaz de mover una turbina q ue, a su vez, hace girar un generador. Este último transforma la energía cinética en eléctrica. eléctrica. Este sistema se comenzó a aplicar en Italia en 1904. Actualmente, los primeros productores son EE UU, Filipinas y México. También se puede aprovechar el agua caliente resultante del proceso para la calefacción y agua caliente de los hogares y para calentar los invernaderos, como es el caso de Islandia.

Sin embargo, como ya explicamos, la mayoría del hidrógeno se obtiene a partir del gas natural, lo que se traduce en emisiones de CO2 en otro otro lug lugar. ar. 4. Energía de fusión nuclear

El problema de este tipo de energía es que, aunq ue es limpia, no es renovable, pues la energía térmica de los los pozos no du ra más de 15 años y, sin embargo, tarda millones de años en volver a regenerarse.

Se denomina fusión a la unión de n úcleos ligeros para dar ori origen gen a otro más pesado, liberándose en dicho proceso de una enorm e cantidad de energía (éste es el mecanismo que proporciona energía al Sol y a las estrellas).

3. El hidrógeno como combustible

Si bien se conoce bien el proceso desde el pu nto de vista teórico,

El hidrógeno es el gas más abunda nte en el universo (constituye el 75% de su masa). Es también mu y abundan te en la Tierra, pero combinado formando el agua y otras moléculas.

en práctica no se ha conseguido energía por procesos de la fusión. Se espera que dentro deobtener 40 o 50 años dispongam dispongam os de la tecnología necesaria para obtener energía por este sistema.

En 1994 comenzaron a circular por Bruselas los primeros Recursos energéticos y minerales

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4. Uso eficiente de la energía

actual depende de unos 88 minerales diferentes.

A partir de la crisis crisis del petróleo de 1973 se planteó la necesidad del ahorro energético. En la actualidad, los altos precios del petróleo y el impacto amb iental de su uso han vuelto a poner de manifiesto la necesidad necesidad de la reducción del consumo energético.

Los minerales se extraen de aquellos lugares en los que los elementos se encuentran concentrados: los yacimientos. Para que un yacimiento resulte económicamente rentable, los minerales que lo constituyen han de contener una proporción elevada de un determinado metal, en cuyo caso se dice que el mineral es mena de ese metal concreto.

Uno de los mecanismos de aho rro es lacogeneración la cogeneración de  de energía, es decir, la producción combinada de dos formas útiles de energía (como electricidad y vapor de agua) a partir de una ú nica fuente de combustible. Este sistema permite utilizar prácticamente un 90% de la energía del combustible, contra el 33% de eficiencia típica del sistema eléctrico. La cogeneración

Los minerales metalíferos se subdividen subdividen en: metales abundan tes

está generalizada en las industrias conserveras de Galicia y en otros sectores.

(aluminio, hierro, manganeso, cromo y titanio) y escasos (cobre, plomo, cinc, estaño, plata, oro, mercurio y uranio).

Las medidas específicas de ahorro respecto al uso de la energía son las siguientes:

La minería

1. Aumentar la eficiencia en el sistema eléctrico. El sistema de transporte eléctrico tiene una eficiencia global del 33%, es decir, se pierde el 66 % de la energía generada. Incentivar el ahorro mediante ayudas económicas para que los consumidores compren bombillas y aparatos eléctricos de bajo consumo, así  como la realización de auditorias energéticas con el fin de detectar y corregir las pérdidas de ene rgía. 2. Valoración del coste real de la energía que consumimos. 3. Valoración de los costes ocultos de la energía. La energía eléctrica puede ser limpia para los consumidores, pero su generación produce contam inación en otro lugar, en el caso de que proceda de una central térmica que funcione con carbón o con petróleo o si procede de un a central nuclear. 4. Reducción del consumo en los diferentes sectores. En España desde 1988, el transporte es el sector que consum e más energía, aproximadamen te el 40%. Le si sigue gue la industria, con un 32% y, en tercer lugar, está el consumo de energía en los hoga res. con 16%. En el transporte, el mayor g asto es el de los turismos (45%). Las industrias que más energía consumen son las industrias relacionadas con el procesado de los minerales no metálicos (cemento, cerámica y vidrio, principalmente).En el hogar, el mayor gasto lo produ ce la calefacción y agua caliente. 5. Medidas de ahorro personales. Cada uno de nosotros podemo s ahorrar energía si adoptamos las siguientes actitudes: •

Usar más el ttran ranspor sporte te públi público co y menos eell pri privado vado..

•

Utilizar Utilizar la arquit arquitectura ectura solar pasiva pasiva en llaa medida de lo posible. Aislar techos y paredes e instalar dobles ventanas para evitar las pérdidas energéticas de nuestras viviendas.

•

Comprar elec electrodomést trodomésticos icos efi eficient cientes, es, lámpar lámparas as de bajo bajo consumo y cocinar con olla a presión. Instalar termostatos en los aparatos eléctric eléctricos. os.

•

Aumentar Aumentar el reci recicl clado ado de vidr vidrio io y p papel apel..

Una vez extraído de la mina, el mineral ha de someterse a un proceso tecnológico en el que se extrae el metal y se desecha e l resto, las escorias, que se acumulan jun to a las explotaciones.

La minería, sobre todo la llevada a cabo a cielo abierto, causa graves impactos en el medio ambiente porque se remueven inmensos volúmenes de tierras y, una vez abandonados, los terrenos quedan en una situación de degradación total. La legislación española obliga a las compañías mineras a la realización de una evaluación del impacto ambiental previa a la construcción de una mina y. una vez abandon ada su explotación, han de llevar a cabo un plan de restauración del paisaje, sobre todo en el caso d e minas a cielo abierto. Además, las compañías mineras introducen estos gastos en sus cálculos sobre la rentabilidad de la explotación (Real Decreto Decreto 1116/1984, artículos 1-7). Sin embargo, el mayor problema lo plantean las explotaciones ilegales, ya que actúan al margen de esta ley. Los impactos más importantes producidos por las actividades mineras son: •

Impactos sobre la atmósfera: atmósfera: contaminación contaminación por partícul partículas as sólidas, polvo y gases, así como con taminación acústica por la maquinaria empleada y po r las voladuras.

•

Impa Impacto cto ssobre obre las las aguas aguas:: contami contaminaci nación ón de aguas aguas superficiales por arrastre de partículas sólidas, elementos tóxicos, etc.

•

Impacto sobre el suelo: suelo: ocupación ocupación irrevers irreversibl iblee del mismo, modificación de su uso.

•

Impa Impacto ctoss so sobre bre la la flora flora y la la fauna: fauna: consecue consecuenci nciaa de la eliminación del suelo o de la eliminación directa de la cubierta vegetal y de la fauna.

•

Impactos sobre la morfologí morfologíaa y el el paisaje: paisaje: alt alteraci eración ón morfológica y perturbación del paisaje. Incremento de riesgos por inestabilidad de pendientes y escombreras, subsidencias y colapsos.

B. Recursos minerales no metalíferos Dentro de este grupo se incluyen los recursos minerales empleados com o combustibles fósil fósiles, es, como fertilizantes y como materiales de construcción.

5. Recursos minerales

1. Minerales usados como fertilizantes. fertilizantes. Los fertilizantes esenciales son: fósforo, nitrógeno y potasio.

Nuestra sociedad necesita un flujo continuo de m aterias primas, entre las las que destacan , por su importancia, llos os recurs recursos os minerales. Los recursos minerales se clasifican en : m etalíferos (hierro, cobre, plomo, etc) y no metalíferos (fertilizantes,

2. Rocas empleadas en la construcción. construcción. Constituyen un grupo al que corresponde el mayo r volumen y peso de todos los rrecursos ecursos minerales.

combustibles fósiles y materiales de con strucción). A. Recursos minerales m etalíf etalíferos eros

Los más significativos significativos son los siguientes:  – Blo qu es de pie dr a.

Los recursos minerales metalíferos se emplean en la ob tención de metales y de energía (como es el caso del uranio). La industria

 – Ro calla ca lla.. Es cual cu alqu qu ie ierr tip o de ro roca ca trit ur urad ad a qu e se usa us a pa ra construir el firme de las carreteras, en las vías del ferrocarril y

Recursos energéticos y minerales

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para fabricar hormigón.

 – Yeso. Ye so. El yeso ye so re resu sulta lta de calcin ca lcin ar la ro roca ca de dell m ism o no nomb mb re re..

 – Are na y g ra rava va..  – El cem en to to.. Me zc zcla la de ca liz a y ar cill a qu e se some so me te a un a temperatura de cocción de más de 1 400 ºC para que pierda el agua y CO2 y , posteriormente, se tritura.

 – Arc illa s. Las arc illa s se ha n em ple ad o como co mo ma te teria ria les de construcción. Actualmente se emplean para fabricar ladrillos, tejas o baldosas rústicas y, además, se pueden vidriar para hacer baldosas o azulejos.

 – Ho rm igón ig ón . Ma sa ela bo rada ra da co n un a me zc zcla la de ceme ce me nt o con co n arena o grava..

 – Vi dr io io.. El vid rio se fab rica ric a de derri rritie tiend nd o a 1.7 00ºC 00 ºC are na de cuarzo, sosa y cal, materias primas abundantes y baratas.

Índice RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES 1 . R e c u r s o s e n e r g é t ic o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 A . F u e n t e s d e e n e r g ía c o n v e n c io n a le s y a lt e r n a t iv a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 B . E l s is t e m a e n e r g é t ic o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 C. R Ree n d im ie n to en e n e r g é t ic o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 D . C o s t o e n e r g é t ic o .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 . E n e r g ía s c o n v e n c i o n a le s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 A . C o m b u s t ib le s f ó s ile s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 . E l ca r b ó n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 . E l p e t r ó le o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 . E l g a s n a t u r a l. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 B . E n e r g ía n u c le a r d e fi s ió n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 C . EEn n e rg ía hi h id ro e l é c tri ca .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 . E n e r g ía s a l t e r n a t iv a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 A . E n e r g ía s p r o c e d e n t e s d e l S o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 . S is t e m a s a r q u it e c t ó n ic o s p a s iv o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 . C e n t r a le s t é r m ic a s s o la r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3. C Cee n tr a le s sso o la re s fo fo t o v o lt a ic a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 . E n e r g ía d e la b io m a s a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 . E n e r g ía e ó li c a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 B . E n e r g ía s in d e p e n d ie n t e s d e la e n e r g ía s o la r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 . E n e r g ía m a r e o m o t r iz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 . E n e r g ía g e o t é r m i c a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 . E l h id r ó g e n o c o m o c o m b u s t i b le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 . EEn n e r g ía d dee ffu u s ió n nu n u c le a r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 . U s o e fi c i e n t e d e la e n e r g í a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 . R e c u r s o s m in e r a le s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 A. R Ree c u r s o s mi m in e r a le s me m e t a lífe r o s .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 B . R e c u r s o s m i n e r a l e s n o m e t a l íf e r o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Recursos energéticos y minerales

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