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 biomasa. Proceden indirectamente do sol la energía hidráulica, la eólica y la energía de los combustibles fósiles. El 1% 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 mareomotriz. A. Fuentes de energía convencionales y alternativas Las fuentes de energía más utilizadas en la actualidad son los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), la energía hidroeléctrica y la energía nuclear de fisión, que constituyen las llamadas fuentes de energía convencionales. 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 radioactivo, etc.), se está promoviendo el uso y la investigación de fuentes de energía alternativas o nuevas, de carácter renovable o no, entre las que destacan la energía eólica -que está 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 biocombustibles a partir de la misma, como de su uso para obtener energía eléctrica, la energía de las mareas y de las olas, la geotérmica, el hidrógeno y, en el futuro, la fusión nuclear. B. El sistema energético La energía puede aparecer bajo muchas formas: calorífica, electromagnética, mecánica, potencial, química, nuclear,

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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 medio da su combustión en energía calorífica que usamos 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 al conjunto de procesos necesarios para el uso de la energía. Básicamente los procesos que constituyen un sistema energético son los siguientes: •

Proceso de captura de la energía primaria o de explotación 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 biodiesel, etc.

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Proceso de transformación en energía secundaria, que consiste en generar la fuente de energía que se podrá utilizar directamente. Obtención de gasolina y otros combustibles 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.

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Proceso de transporte de los recursos energéticos secundarios hasta el lugar de consumo: transporte de gasolina, transporte de energía eléctrica, etc.

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Consumo de la energía secundaria que generalmente es transformada en otra forma de energía mediante un convertidor 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.

En sentido amplio, un convertidor es un componente del sistema energético (presa y turbina, caldera, motor, etc.) que permite la transformación de una forma de energía en otra para facilitar su

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transporte y uso. Ejemplos de convertidores son los alternadores, motores eléctricos, motores de explosión, estufas, calderas de combustión, etc

va a la cantidad de un combustible fósil cuya explotación resulta posible y económicamente rentable.

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.

El carbón se formó por la acumulación de restos vegetales en el fondo de pantanos, 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 de carbón, metano y CO 2. Habitualmente, los estratos de carbón aparecen entre estratos de pizarra.

C. Rendimiento energético

El carbón es un combustible de un alto poder calorífico y uno de los más abundantes (se estiman reservas para 220 años al actual ritmo de consumo), pero también es el más sucio y, debido a su elevado contenido en azufre, cuando se quema expulsa una gran cantidad de SO 2, lo que le convierte en el principal causante de la lluvia ácida. Además, emite el doble de CO 2 que el petróleo.

Se llama rendimiento de un sistema a la relación entre la energía suministrada y la que obtenemos de él, expresada en tantos por ciento. Así por ejemplo, el rendimiento de un motor de explosión será la relación entre la energía mecánica recogida en el eje de la máquina y la contenida en el combustible utilizado. El rendimiento será menor del 100 % (el de un automóvil es del 13 %), debido a la existencia de perdidas energéticas, algunas de las cuales son inevitables, mientras que otras se podrán corregir mejorando la eficiencia del sistema energético. Cuando la energía es barata no se tienen en cuenta estas perdidas, excepto en el caso de que existan restricciones energéticas. 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, 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 del sistema 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 convencionales son los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), la energía hidroeléctrica y la energía nuclear de fisión. A. Combustibles 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 CO 2 y de otros gases. 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 que permitan un desarrollo energético sostenible.

1. El carbón

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 ambiental y paisajístico es mayor, afectando a grandes extensiones de terreno. La actual legislación obliga a las compañías a efectuar restauraciones una vez finalizada la explotación. Si el yacimiento se encuentra a mayor 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. 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. El principal uso del carbón es su combustión en las centrales térmicas para producir electricidad (el 30% de la energía 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 m overán unos alternadores que transformarán la energía mecánica en eléctrica. Actualmente existen varias estrategias para minimizar el impacto ecológico de estas centrales. Algunas de ellas son: •

Mezcla o sustitución del carbón de peor calidad con otros que generen más calor y de menor contenido en azufre.

•

Preprocesado del carbón, machacándolo y lavándolo 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 o de un mineral. Se denomina reserRecursos energéticos y minerales

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Diseño de centrales térmicas más eficientes, que incluyen sistemas de eliminación de los componentes sulfurados antes de emitir los gases de la combustión.

2. El petróleo El petróleo se originó 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. La materia orgánica se convierte en hidrocarburos por un proceso de fermentación, mientras que los cienos se transforman en arcillas que constituyen la roca madre, que queda impregnada por dichos hidrocarburos. Con el tiempo los hidrocarburos m igran 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 hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos. Se somete a un proceso de refinado, conocido con el nombre 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 podríamos citar los gases licuados (de utilización doméstica e industrial en calefacciones y calderas), gasolina (automóviles), nafta y queroseno (para la industria química y como combustibles 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 energía. 3. El gas natural

como ya sabemos, es un gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO 2. Otro método de transporte del gas natural consiste en licuarlo 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, en las que comienza a sustituir al carbón. Produce un 65 % menos de CO 2 que los otros combustibles fósiles y no emite NO ni SO 2, 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 produzca la transición a otras fuentes de energía renovables (como el hidrógeno, que podría utilizar 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 combustibles 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 difícil gestión de los residuos radiactivos, la han convertido en una fuente de energía problemática y controvertida. Así, de ser considerada com o 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 controlar la velocidad de reacción, se introduce entre las barras de com bustible nuclear un moderador que absorbe los neutrones con lo que no pueden producir nuevas fisiones, "enfriando" así la reacción. Este material 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 compuesto por una mezcla de hidrógeno, m etano, butano, propano y otros gases en proporciones variables. Su extracción es m uy sencilla y económica, pues debido a la presión a que se encuentra, 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 (D 2O) en un 5%. Para extraer el calor producido por las reacciones nucleares existen diversos diseños de reactores, de los que el más común es el refrigerado por agua ligera (H 2O). Por seguridad se utilizarán 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 mismo. El circuito de refrigeración secundario enfría al primario, originando vapor, el cual impulsará unas turbinas que moverán una dinamo y producirán electricidad. Existe un tercer circuito, destinado a condensar y enfriar el vapor producido en el secundario, cuya agua entra y sale de un depósito o río exterior. 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 mejorar la reacción de fisión y así fabricar las barras de combustible que serán utilizadas en los reactores. Al cabo de tres o cuatro años 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. Cuando existen suficientes 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.

energía, impulsando unas turbinas, las cuales están conectadas a una dinamo, que transformará la energía mecánica en eléctrica. La energía hidroeléctrica es de bajo coste y de mínimo mantenimiento. Además, no emite ningún tipo de contaminación durante su funcionamiento. Los embalses, además, permiten la regulación del caudal de los ríos y el aprovechamiento del agua para otros usos. Como aspectos negativos podemos destacar: la reducción de la diversidad biológica, la dificultad de la emigración de los peces y de la navegación fluvial, la disminución del caudal de los ríos, la m od ifica ción del nivel freático, las variaciones en el m icro clim a 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 de poblaciones. Debido a la toma de conciencia sobre el impacto producido por las grandes presas, se están reduciendo m ucho los pro yectos de nuevas construcciones.

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 ventajas de este diseño son, por una 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 minimiza las posibilidades de accidentes.

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

C. Energía hidroeléctrica

A. Energías procedentes del Sol

La energía potencial del agua es transformada en energía eléctrica mediante los embalses, que permiten concentrar y almacenar dicha energía. Al abrir las compuertas se libera esta

1. Sistemas arquitectónicos pasivos

3. Energías alternativas En vista de los problemas que implica la utilización 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 ambiental.

Una gran parte de la energía consumida en los hogares se utiliza para calentarlos, enfriarlos e iluminarlos, actividades en las que se puede conseguir un gran ahorro de energía y de dinero. Para este fin utilizaremos un diseño adecuado que coincida con la arquitectura tradicional de cada zona. Adem ás, se construirán casas que se calien ten o e n f r í e n p a siva m e n te , 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 arquitectura 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 para almacenarlo (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 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 CO 2 existente en la atmósfera. Basuras urbanas. Debido a nuestro tipo de vida actual, se ha incrementado en las basuras la presencia de componentes combustibles, como el papel, el cartón, etc. La eliminación de las basuras por incineración permite aprovechar la energía liberada en la combustión para 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 corriente eléctrica. Cada célula se ha de realizar a partir de silicio monocristalino, por lo que su fabricación es muy cara. Además, el menor defecto en el cristal echa a perder la célula. La energía fotovoltaica genera electricidad sin contaminación, sin ruido y sin partes movibles. Sus instalaciones necesitan un mantenimiento mínimo y no requieren agua. En muchos casos su rentabilidad, pese a su alto precio, se encuentra en que se pueden establecer en zonas donde el coste de la conexión de la red eléctrica sería mucho m ás elevado. Su implantación en países en vías de desarrollo sería muy interesante, pues al no poseer una red de distribución eléctrica, su uso sería más económico. Los inconvenientes que presenta este tipo de energía son el espacio necesario para su instalación, su impacto visual y la variabilidad de su producción. En España incide una radiación solar media de 1.500 kilovatios/hora por cada metro cuadrado y año. Actualmente España es el primer productor europeo de células solares y paneles fotovoltaicos destinados a la exportación. Sin Recursos energéticos y minerales

Transformación en biocombustibles. Los residuos orgánicos pueden transformarse, mediante la acción de bacterias y otros procesos químicos, en biocombustibles líquidos 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 desde 1987 en Brasil, utilizando 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. 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. Algunos problemas que representan estos biofueles líquidos son los cambios que hay que realizar en los automóviles, lo altamente corrosivo de los alcoholes y las emisiones de NOx y gas formaldehído, potencialmente cancerígeno. Además, los coches propulsados por estos combustibles son mucho más difíciles de arrancar en climas fríos, disminuyendo su autonomía entre un 30% y un 40%. 5

5. Energía 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 que 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 trata de una energía limpia renovable aunque no es nueva sino que se viene empleando desde el siglo XII en 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 Bretaña 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 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 agua en un convertidor catalítico. En dicho proceso se libera CO 2 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 fósiles y, a su vez, una emisión de CO 2 a la atmósfera. El mecanismo ideal para su obtención sería a partir de la electrólisis, que consiste en utilizar una corriente 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 obtener 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 (polo -) de la pila se produce la ruptura del hidrógeno en H + y electrones. Estos últimos son conducidos a través de un circuito, originando la corriente eléctrica. Los iones del hidrógeno atraviesan la pila y se dirigen hacia el ánodo (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 que, a su vez, hace girar un generador. Este último transforma la energía cinética en eléctrica. Este sistema se comenzó a aplicar en Italia en 1904. Actualmente, los primeros productores son EEUU, 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 CO 2 en otro lugar. 4. Energía de fusión nuclear

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

Se denomina fusión a la unión de núcleos ligeros para dar origen a otro más pesado, liberándose en dicho proceso de una enorme 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 punto de vista teórico, en la práctica no se ha conseguido obtener energía por procesos de fusión. Se espera que dentro de 40 o 50 años dispongamos de la tecnología necesaria para obtener energía por este sistema.

El hidrógeno es el gas más abundante en el universo (constituye el 75% de su masa). Es también muy abundante en la Tierra, pero combinado formando el agua y otras moléculas. 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 del petróleo de 1973 se planteó la necesidad del ahorro energético. En la actualidad, los altos precios del petróleo y el impacto ambiental de su uso han vuelto a poner de manifiesto la 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 ahorro es la cogeneración de energía, es decir, la producción combinada de dos formas útiles de energía (como electricidad y vapor de agua) a partir de una única 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 está generalizada en las industrias conserveras de Galicia y en otros sectores. Las medidas específicas de ahorro respecto al uso de la energía son las siguientes: 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 energía. 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 contaminación en otro lugar, en el caso de que proceda de una central térmica que funcione con carbón o con petróleo o si procede de una central nuclear. 4. Reducción del consumo en los diferentes sectores. En España desde 1988, el transporte es el sector que consume más energía, aproximadamente el 40%. Le sigue la industria, con un 32% y, en tercer lugar, está el consumo de energía en los hogares. con 16%.

Una vez extraído de la m ina, el mineral ha de someterse a un proceso tecnológico en el que se extrae el metal y se desecha el resto, las escorias, que se acumulan junto a las explotaciones. Los minerales metalíferos se subdividen en: metales abundantes (aluminio, hierro, manganeso, cromo y titanio) y escasos (cobre, plomo, cinc, estaño, plata, oro, mercurio y uranio). La minería 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 abandonada su explotación, han de llevar a cabo un plan de restauración del paisaje, sobre todo en el caso de minas a cielo abierto. Además, las compañías mineras introducen estos gastos en sus cálculos sobre la rentabilidad de la explotación (Real 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: contaminación por partículas sólidas, polvo y gases, así como contaminación acústica por la maquinaria empleada y por las voladuras.

En el transporte, el mayor gasto 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 produce la calefacción y agua caliente.

•

Impacto sobre las aguas: contaminación de aguas superficiales por arrastre de partículas sólidas, elementos tóxicos, etc.

•

Impacto sobre el suelo: ocupación irreversible del mismo, modificación de su uso.

5. Medidas de ahorro personales. Cada uno de nosotros podemos ahorrar energía si adoptamos las siguientes actitudes:

•

Impactos sobre la flora y la fauna: consecuencia de la eliminación del suelo o de la eliminación directa de la cubierta vegetal y de la fauna.

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Impactos sobre la morfología y el paisaje: alteración morfológica y perturbación del paisaje. Incremento de riesgos por inestabilidad de pendientes y escombreras, subsidencias y colapsos.

•

Usar más el transporte público y menos el privado.

•

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

•

Comprar electrodomésticos eficientes, lámparas de bajo consumo y cocinar con olla a presión. Instalar termostatos en los aparatos eléctricos.

•

Aumentar el reciclado de vidrio y papel.

5. Recursos minerales Nuestra sociedad necesita un flujo continuo de materias primas, entre las que destacan, por su importancia, los recursos minerales. Los recursos minerales se clasifican en : metalíferos (hierro, cobre, plomo, etc) y no metalíferos (fertilizantes, combustibles fósiles y materiales de construcción).

B. Recursos minerales no metalíferos Dentro de este grupo se incluyen los recursos minerales empleados como combustibles fósiles, como fertilizantes y como materiales de construcción. 1. Minerales usados como fertilizantes. Los fertilizantes esenciales son: fósforo, nitrógeno y potasio. 2. Rocas empleadas en la construcción. Constituyen un grupo al que corresponde el mayor volumen y peso de todos los recursos minerales. Los más significativos son los siguientes:

A. Recursos minerales metalíferos

– Bloques de piedra.

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

– Rocalla. Es cualquier tipo de roca triturada que se usa para construir el firme de las carreteras, en las vías del ferrocarril y

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para fabricar hormigón.

– Yeso. El yeso resulta de calcinar la roca del mismo nombre.

– Arena y grava. – El cemento. Mezcla de caliza y arcilla que se somete a una temperatura de cocción de más de 1 400 ºC para que pierda el agua y CO2 y, posteriormente, se tritura.

– Arcillas. Las arcillas se han empleado como materiales de construcción. Actualmente se emplean para fabricar ladrillos, tejas o baldosas rústicas y, además, se pueden vidriar para hacer baldosas o azulejos.

– Hormigón. Masa elaborada con una mezcla de cemento con arena o grava..

– Vidrio. El vidrio se fabrica derritiendo a 1.700ºC arena de cuarzo, sosa y cal, materias primas abundantes y baratas.

Índice RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES 1. Recursos energéticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 A. Fuentes de energía convencionales y alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 B. El sistema energético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 C. Rendimiento energético.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 D. Costo energético.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. Energías convencionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 A. Combustibles fósiles.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. El carbón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. El petróleo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3. El gas natural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 B. Energía nuclear de fisión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 C. Energía hidroeléctrica.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3. Energías alternativas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 A. Energías procedentes del Sol.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. Sistemas arquitectónicos pasivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. Centrales térmicas solares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3. Centrales solares fotovoltaicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4. Energía de la biomasa.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5. Energía eólica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 B. Energías independientes de la energía solar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. Energía mareomotriz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. Energía geotérmica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3. El hidrógeno como combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4. Energía de fusión nuclear. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4. Uso eficiente de la energía.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5. Recursos minerales.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 A. Recursos minerales metalíferos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 B. Recursos minerales no metalíferos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Recursos energéticos y minerales

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