Tema 15 Recursos de la geosfera y sus reservas

Dpto. de Biología y Geología del I.E.S. Trassierra
Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente
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Tema 15
Recursos de la geosfera y sus reservas
Relación entre recurso y reserva
Recursos de la geosfera son la cantidad total de materiales
existentes en la Tierra, que obtenemos directamente de la
geosfera y que pueden ser útiles, son todos los metales,
minerales, rocas e hidrocarburos que pueden ser utilizados
por la especie humana, incluyendo los que no podrán ser
explotados por su baja concentración o ley. La palabra recurso
se refiere más bien a un concepto geológico o
medioambiental.
Reservas son aquellos recursos que pueden ser explotados
con la tecnología actual y que son minerales económicamente
rentables Los recursos se diferencian de las reservas en que
éstas son explotables en el momento actual y los recursos
pueden no serlo en la actualidad pero sí en el futuro. Vemos,
por tanto, que la palabra reserva es un concepto económico.
Yacimientos minerales son concentraciones de minerales que se encuentran en la corteza terrestre,
económicamente explotable o que puede llegar a serlo si varían las condiciones tecnológicas o de mercado.
Mena es un término que se refiere a minerales que pueden ser usados para la extracción de metales
(Calcopirita Cu, galena Pb, Cinabrio Hg). También se designa como mena la parte económicamente útil del
mineral extraído.
Ganga comprende a los minerales que acompañan a la mena, pero que no presentan interés minero en el
momento de la explotación. Conviene resaltar que la diferencia entre ambos es puramente económica, si
cambian las condiciones del mercado o las técnicas de extracción, un mineral considerado como ganga puede
convertirse en mena.
Mineral industrial: son minerales no metálicos o energéticos de interés económico que se usan en industria
por sus propiedades físicas o químicas. ( Caolín, sepiolita, talco, yeso, feldespatos ).
Arena y grava (áridos): empleadas como materiales de construcción y pavimentación, como mortero y
hormigón armado, suelos asfálticos, invernaderos y pistas de asiento de calzadas,… Las fuentes se hallan en
depósitos fluviales (graveras) así como en playas y dunas. Entre las aplicaciones especializadas de ciertas
arnas destacan: las arenas de vaciado, para la fundición de metales, la arena de sílice, para la fabricación de
vidrio y la arena filtrante, para la filtración de suministros de agua.
Impacto de la minería sobre el medio físico, biológico y social
El peor de todo lo producen las explotaciones a cielo abierto:
Fuerte impacto paisajístico (cambios de coloración, socavones, escombreras)
Los ruidos y vibraciones son otro efecto negativo en seres humanos y fauna. ( Contaminación sonora).
Contaminación atmosférica (emisiones de polvo y humos).
Contaminación del suelo y el agua por vertidos procedentes de los lavados y tratamientos, el agua de lluvia
procedente de las escombreras.
Hundimientos, accidentes por desprendimientos o inhalaciones y explosiones de gas (minas de carbón,
explosiones de gas grisú (metano)) y enfermedades respiratorias (silicosis) y visuales Minas de azufre).
Sobre la flora y la fauna los impactos más importantes son debidos a la eliminación o alteración del hábitat
de muchas especies, la ruptura de las cadenas tróficas, así como la introducción de sustancias nocivas en
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la biosfera. Otros efectos son consecuencia de la eliminación del suelo o de la eliminación de la cubierta
vegetal y de la fauna.
Sobre el ambiente sociocultural el desarrollo de la actividad minera provoca un flujo de trabajadores con
sus familias hacia áreas que, a menudo, estaban escasamente pobladas. Esto es seguido por el desarrollo
de empresas e instalaciones auxiliares que generan un aumento en la actividad económica y demanda de
todos los recursos. Esto con frecuencia es considerado como algo positivo. Algunos de los impactos
potencialmente negativos más comunes son:
Aumento de tránsito por caminos locales, congestión, accidentes,...
Inflación respecto de costos de bienes, trabajo, propiedad e impuestos.
Incremento en los costos del agua.
Impactos potencialmente negativos sobre el turismo.
Medidas preventivas y correctoras
Según la normativa española, se deben realizar estudios y evaluaciones del impacto ambiental y proyectos de
restauración de las zonas afectadas.
.
El impacto paisajístico se reduce: plantando árboles que sirvan de pantalla, regenerando la vegetación natural
gradualmente, prohibiendo las explotaciones en zonas de alto impacto paisajístico, ocultando desmontes y
movimiento de tierras en rutas turísticas.
.
La contaminación del aire y el agua: inversiones necesarias para reducir las emisiones, balsas y diques de
almacenamiento adecuados,(Aznalcollar), utilizar tratamientos químicos antes de emitir los residuos.
.
Replantar las zonas afectadas: aunque no siempre es fácil.
.
Repoblar de organismos: iguales o similares a los que fueron desplazados
Rehabilitación de los terrenos: integración paisajística, estabilización de los terrenos, relleno de huecos con
estériles procedentes de las escombreras, estabilización de taludes, protección de los recursos hidráulicos,
reducción y control de la erosión.
Como medidas preventivas:
Aprovechamiento de las materias primas. Uso de residuos para otras actividades. Reciclaje de los
desechos.
Explotación racional y sostenible de los recursos no agotándolos.
Uso de energía de bajo consumo. ( La mayor parte de los problemas agrícolas, mineros etc...se
acrecientan por el uso de combustibles fósiles que contaminan y agotan a su vez este recurso).
Sustitución del uso de materiales cuya extracción supone un mayor gasto energético
.
El carbón
Se origina por la transformación anaerobia de restos vegetales acumulados en el fondo de zonas pantanosas,
lagunas o deltas. Estos microorganismos provocan la descomposición de la lignina y la celulosa, que se
enriquecen progresivamente en carbono (carbonización) y en otros subproductos como metano, azufre y
dióxido de carbono.
Para que este proceso sea posible los restos deben enterrase rápidamente, evitando la putrefacción.
Habitualmente quedan enterrados por arcillas que impermeabilizan el terreno, transformándose posteriormente
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en pizarras. Posteriormente se produce una compactación por presión en capas sucesivas que, junto con el
aumento de temperatura, culmina en la carbonización. Por este motivo, los estratos de carbón aparecen
intercalados entre capas de otra naturaleza (conglomerados, arcillas, areniscas o pizarras y calizas) formando
ciclotemas que se repiten periódicamente.
Se forma en prácticamente todos los continentes y eras geológicas, pero la época más adecuada fue el periodo
carbonífero, hace 347 a 280 millones de años (m.a.).
En función de su antigüedad y concentración de carbono se distinguen diferentes tipos de carbón:
La turba: realmente no es un carbón, sino una fase en la primera etapa de la formación de carbón. Tiene
un bajo contenido de carbono (45 a 50%) y un alto índice de humedad.
El lignito:, el carbón de peor calidad, tiene un contenido de carbono del 60-70% y poco valor energético.
La hulla: tiene sobre un 80-90% de carbono. Es el carbón más abundante y el más utilizado.
La antracita es el carbón de más calidad por su alto valor energético y mayor contenido en carbono (9095%).
Tipos de explotación
Explotaciones a cielo abierto: son económicas, pero su impacto ambiental y paisajístico es mayor,
afectando a grandes extensiones de terreno.
Explotaciones subterráneas: se perforan minas, lo que aumenta los costes económicos y sociales ya que
se incrementan los riesgos (colapso de galerías, explosiones de gas grisú…) y provocan además muchas
enfermedades como la silicosis. Por otro lado, las minas subterráneas generan grandes escombreras
formadas por estériles que ocupan mucho terreno. Los estériles producen un gran impacto paisajístico,
contaminación del aire por la producción de grandes nubes de polvo y contaminación de las aguas
superficiales y subterráneas por lixiviados.
Aprovechamiento del carbón
El carbón tiene varias ventajas: alto poder calorífico y muy abundante (reservas de más de 200 años al ritmo
actual de explotación)
En cuanto a los inconvenientes: es muy contaminante. Elevado contenido en Azufre, que forma al quemarse,
SO2, principal causante de la lluvia ácida. Antes de usarlo hay que limpiarlo y separarlo de impurezas.
Muy usado en otras épocas, hoy en desuso debido a su dificultad de extracción y transporte y a la
contaminación Hoy en día, el principal uso del carbón es su combustión en las centrales térmicas para producir
electricidad
El carbón no escasea en España, sin embargo una gran parte del mismo no es rentable económicament por lo
que nos vemos obligados a importar un 58% del que utilizamos.
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•
Centrales térmicas: El calor resultante de
dicha combustión se utiliza para obtener vapor
de agua que hará girar unas turbinas, las cuales
moverán unos alternadores que transformarán
la energía cinética en eléctrica.
Actualmente es imposible eliminar las centrales
térmicas, pero se están realizando esfuerzos
para minimizar sus múltiples impactos. Por una
parte,
se
preprocesa
el
combustible,
machacándolo y lavándolo para eliminar la
mayor parte del azufre. Con este fin existen
diseños de centrales térmicas más eficientes,
que eliminan los componentes sulfurado antes de emitir los gases de la combustión.
•
Destilación: se aplica principalmente al las hullas, de las que se obtiene hidrocarburos, amoniaco, aceites
de alquitrán, brea y un residuo sólido, el coque, que en realidad es un carbón muy puro, de gran poder
calorífico, que arde sin emitir llama ni humo, por lo que es el combustible idóneo para las plantas
siderúrgicas.
El petróleo
El petróleo es una mezcla de hidrocarburos gaseosos (gas natural), líquidos (petróleo crudo) y semisólidos
(asfalto). Se formó por la muerte masiva del plancton marino debido a cambios bruscos de temperatura o
salinidad del agua, en un proceso con tres etapas fundamentales:
a) Acumulación: el fitoplancton se deposita junto a cienos y arenas y se transforman en barros sapropélicos.
b) Enterramiento: cuando en el fondo nos encontramos unas condiciones anaerobias que dificultan la
putrefacción de la materia orgánica. La fermentación anaerobia transforma la materia orgánica en una
mezcla de hidrocarburos, mientras que los barros y cienos se transforman en rocas sedimentarias (margas
y areniscas) que forman la roca madre, que queda impregnada de hidrocarburos.
c) Maduración: al irse enterrando los restos orgánicos aumenta la temperatura 40 A 60 º C y la profundidad.
A 1 a 2 Km comienza la maduración . En la primera etapa que puede durar tan solo 1 millón de años se
forman betunes y asfaltos. Estos materiales impregnan los sedimentos dan lugar a arenas asfálticas Y
pizarras bituminosas.
A más profundidad, se forma el petróleo.
A una mayor profundidad 6-7 Km y temperaturas de 200 y 250 º C se forma el gas natural, que puede ser el
único presente en el yacimiento
Se forma en diferentes eras geológicas, pero la mejor fue el Jurásico y Cretásico. (65- 100 millones de años).
Migración primaria del petróleo: durante el enterramiento, la presión tiende a exprimir la roca madre, lo que
provoca la expulsión de parte del petróleo, que abandona la roca en un movimiento muy lento denominado
migración primaria. Si en las proximidades de la roca madre existe alguna roca almacén, el petróleo expulsado
de aquélla se acabará acumulando en ésta. La roca almacén es una roca sedimentaria (arenisca, calizas
fracturadas) cuyos poros amplios e interconectados permiten una fácil circulación de los fluidos.
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Migración secundaria del petróleo: debido a su baja densidad, inferior a la del agua, el petróleo presente en la
roca almacén tiende a desplazarse por su interior en un movimiento ascendente que recibe el nombre de
migración secundaria. Si consigue llegar a la superficie, el petróleo se oxida y se volatiliza, dejando como
residuo una masa de asfalto (arenas asfálticas y pizarras bituminosas).
Trampa petrolífera: en determinadas situaciones geológicas, el petróleo presente en la roca almacén no
puede continuar su migración secundaria porque se encuentra una capa impermeable (arcillas, margas,
evaporitas). Entonces, el petróleo se acumula impregnando las rocas inferiores, que se convierten así en una
trampa petrolífera. Las trampas poseen una morfología convexa y recoge, en una superficie relativamente
pequeña, el volumen de petróleo generado en una superficie mucho mayor, lo que hace posible su explotación.
Existen diversos tipos de trampas petrolíferas, las más típicas son las de anticlinal y de falla, muchas veces
combinadas. En la forma clásica de yacimiento en anticlinal, el petróleo se localiza en las charnelas (zonas de
mínima presión) de las rocas almacén. El petróleo suele encontrarse asociado con gas y agua salada, que
emigraron con él, y estos fluidos se disponen por orden de densidad: en la parte superior de las rocas almacén
se encuentra el gas, inmediatamente debajo está el petróleo y en al inferior el agua salada.
Cuando una prospección perfora una roca trampa, el petróleo y gas se mueven desde la roca almacén
buscando la superficie.
Los yacimientos conocidos más productivos del mundo se encuentran en Oriente Medio, Estados Unidos y
Rusia, que producen más del 70% del crudo que se consume en el planeta. De ellos, tan solo los países
pertenecientes a Oriente Medio son exportadores y forman parte de la OPEP (Organización de Países
Exportadores de Petróleo).
Ventajas del petróleo: alta capacidad energética, coste relativamente reducido, gran variedad de usos y
facilidad de transporte para su uso.
Inconvenientes: recurso no renovable, el petróleo estará agotado a finales del siglo XXI. Graves impactos en
la extracción y el transporte. Su uso incrementa en la atmósfera os niveles de CO2 , NOx SO2 y partículas en
suspensiónTenemos una fuerte dependencia económica de este combustible, aunque exportamos sus
productos refinados.
Usos del petróleo
Gases licuados de uso en industria, calefacción, uso doméstico, calderas.
Gasolina y gasóleos.(vehículos y calefacción)
Nafta y queroseno: industria química y combustible de aviones.
Fuel: en centrales térmicas para generar electricidad y como combustible industrial.
Fertilizantes, pesticidas, plásticos, fibras sintéticas, pinturas, medicamentos.
En cuanto a las pizarras bituminosas y arenas asfálticas: son rocas impregnadas en hidrocarburos en forma
sólida o líquida. Para su obtención se extraen las rocas y posteriormente se calientan separando los
hidrocarburos por destilación. Aunque en la actualidad no son rentables y crean impactos ambientales
paisajísticos pueden ser una solución ante el agotamiento del petróleo si no se encuentra otra fuente
alternativa.
En España la extracción de crudo es insignificante, solo producimos un 0,5% del que usamos. Hay pozos en la
plataforma de Tarragona y en Burgos. Sin embargo contamos con una gran cantidad de refinerías, lo que nos
hace exportadores de productos derivados.
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El gas natural
Procede de la fermentación de la materia orgánica en los yacimientos de carbón y petróleo. Está compuesto
por una mezcla de metano, butano, propano y otros gases en proporciones variables CO2, SH2, Helio y
Argón). Su origen es el mismo que el del petróleo pero en condiciones de presión y temperatura más elevadas.
Su explotación es muy sencilla y económica, pues debido a la presión a la que se encuentra, el gas fluye por sí
solo al perforar un pozo. Su transporte terrestre se realiza mediante gasoductos y para conducirlo de un país a
otro se licua, sometiéndolo a muy bajas temperaturas (-160 ºC). Una vez licuado, el gas se introduce en barcos
y se lleva al país importador. Este medio de transporte es muy peligroso pues existe la posibilidad de
accidentes que tendrían terribles consecuencias debido a la explosión de la nube de gas que incrementaría la
temperatura y consumiría todo el oxígeno de la zona. En el país de destino se regasifica y distribuye por
gasoductos que, aunque requieren una fuerte inversión, son muy sencillos y de bajo riesgo.
Usos
Calefacciones
Cocinas
Generación de energía eléctrica en
centrales térmicas
Ventajas
Fácil extracción
Fácil transporte (gasoductos)
Poder calorífico mayor que el
carbón y el petróleo
Es el combustible fósil menos
contaminante
Inconvenientes
Recurso no renovable
El transporte origina graves
impactos
Su uso incrementa en la atmósfera
os niveles de CO2 , NOx
En caso de accidente se vierte a la
atmósfera CH4, gas de efecto
invernadero
En las llamadas centrales de gas de ciclo combinado se obtiene mayor rendimiento energético, ya que estas
instalaciones poseen dos tipos e turbinas: una movida por el propio gas en combustión y otra alimentada por
los gases de salida de la turbina anterior. Además, la emisión de CO2 se reduce en un 15% con respecto a las
centrales térmicas de gas convencionales.
La cogeneración es la producción de energía eléctrica y de energía térmica a partir de una misma fuente de
energía. Se trata de utilizar el calor del vapor empleado para producir electricidad una vez que ha pasado por el
turbogenerador.
Como materia prima, el gas natural es el más adecuado para la fabricación de amoniaco (producto base de la
industria de abonos nitrogenados) y metanol (utilizado en la fabricación de plásticos, pinturas, barnices…).
Además, del gas se obtienen etileno, butadieno y propileno, materias primas imprescindibles en la industria
petroquímica.
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Energía nuclear: origen, tipos y explotación
La radiactividad es un fenómeno físico natural, por el cual algunos elementos químicos llamados radiactivos,
emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir
fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. Debido a esa capacidad se les suele denominar
radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser
electromagnéticas (rayos X o rayos gamma), o bien partículas, como pueden ser núcleos de Helio, electrones o
positrones, protones u otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, que
son capaces de transformarse en núcleos de elementos de otros átomos.
La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son "inestables". Es decir que se mantienen en un
estado excitado, con lo que para alcanzar su estado fundamental deben perder energía. Lo hacen en
emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética.
Radiactividad natural: Gran cantidad de elementos de la naturaleza y de productos que utilizamos
cotidianamente emiten radiactividad. Podemos hablar de una radiación que nos llega del espacio en forma de
Rayos Cósmicos. La tierra tiene radiactividad natural, y puesto que gran cantidad de los productos y materiales
que utilizamos en nuestra vida cotidiana procede de ella, también aquellos emiten rayos gamma, en el exterior
y en el interior de los edificios. EL gas radón procede del uranio que se encuentra en la tierra de forma natural.
Se recibe principalmente en el interior de los edificios, ya que se concentra más que en el exterior, donde se
dispersa con mayor facilidad.
Nuestros alimentos e, incluso, nuestro cuerpo, tienen radiactividad natural. El potasio 40 en concreto es la
fuente principal de radiación interna (debida al material radiactivo introducido en nuestro cuerpo a través,
fundamentalmente, de los alimentos). El marisco es el alimento que más radiación natural concentra
Radiactividad artificial: sus principales fuentes son radioterapia, radiodiagnóstico, medicina nuclear,
explosiones militares, producción de electricidad de origen nuclear, usos industriales (aparatos de TV, pantallas
de ordenador, radiografía industrial, esterilización de alimentos…)
Es una energía no renovable ya que el combustible usado es un mineral que tarda millones de años en
formarse en la naturaleza. Los enormes costes de construcción y mantenimiento de las centrales nucleares, los
frecuentes fallos y paradas de los reactores, la sobreestimación de la demanda eléctrica, una mala gestión, los
accidentes y los residuos radiactivos la han convertido en una fuente de energía controvertida.
Los dos procesos nucleares utilizados para liberar esta energía son las reacciones de fisión y de fusión nuclear.
Fisión nuclear
Al bombardear con neutrones un núcleo pesado (uranio-235), éste se
divide en dos, liberando una gran cantidad de energía (200 MeV).
Además, se emiten neutrones que, a su vez, pueden ocasionar más
fisiones al interaccionar con nuevos núcleos, que generan más
neutrones, originando así una reacción en cadena.
Para controlar la velocidad de reacción, se introduce un moderador
entre el combustible nuclear, que absorberá los neutrones emitidos,
enfriando así la reacción.
En la naturaleza solo un 0,7% del Uranio es 235, por lo que antes de ser usado tiene que ser "enriquecido" por
un proceso de centrifugación que lo separa del Uranio 238 ( que no es fisionable.
Centrales nucleares: los componentes de una central nuclear son los siguientes:
El combustible: Barras de Uranio
El moderador: Disminuye la velocidad de los neutrones rápidos, transformándolos en lentos o térmicos (
sólo en centrales lentas). Son el Agua, Grafito y agua pesada.
El Refrigerante: Extrae el calor generado en el reactor. Agua, Agua pesada, Anhídrido carbónico, Helio.
Por seguridad se utilizan circuitos independientes entre sí, de forma que disminuyan las posibilidades de
que la radiactividad salga fuera del reactor.
°
Circuito primario: en contacto con el material radiactivo, confinado dentro de la vasija principal del
reactor. El agua de este circuito nunca abandona el mismo, reciclándose constantemente.
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°
Circuito secundario: enfría al primario, originando vapor que impulsa unas turbinas. Éstas , a su vez,
moverán unas dinamos que producirán energía eléctrica.
°
Existe un tercer circuito destinado a licuar el vapor producido en el secundario, en el que el agua
entra y sale de un depósito, un río o el mar.
El Reflector: Reduce el escape de neutrones, devolviéndolos al ciclo. Agua, Agua pesada.
Elementos de control, son barras de que absorben los neutrones para controlarlos.
Blindaje: Para evitar que escapen las radiaciones: Hormigón, agua, plomo.
Los elementos combustibles gastados se extraen del reactor y con ellos se puede proceder de dos modos:
•
Ciclo abierto: el combustible gastado se acumula en piscinas de almacenamiento situadas en als
instalaciones de la propia central, en espera de su confinamiento en una formación geológica profunda, una
vez que las barras de combustible se agrupen de forma compacta, se introduzcan en cápsulas de aceros
especiales y se rellenen sus huecos con cobre fundido.
•
Ciclo cerrado: el combustible gastado se reelabora, ya que contiene U
y Pu
sin transformar,
aprovechables como fuente de energía una vez separados del resto. Se trata de una tecnología compleja y
de elevado coste.
235
239
En la actualidad hay en España varias centrales nucleares en funcionamiento (Almaraz I y II, Ascó I y II,
Cofrentes, Vandellos II y Trillo) y otra que ya ha sido desmantelada ( Vandellós I). En el año 2000 un 35 % de
la electricidad consumida procedía de centrales nucleares.
Desde el año 1988 no se ha puesto en funcionamiento ninguna nueva central y varios proyectos, algunos de
ellos en avanzado estado de construcción fueron paralizados.
Otros usos: los isótopos radiactivos se emplean también en pruebas de radiodiagnóstico e Medicina (TAC,
radiografías, mamografías, radioterapia). Asimismo, se emplean en datación, agricultura, restauración,
obtención de plásticos, conservación de los alimentos, esterilización.
Ventajas de la energía nuclear: alto poder energético (1 kg de Uranio produce un millón de veces más
energía que un Kg de carbón). No libera gases contaminantes a la atmósfera. Las reservas de combustible son
mayores que las de otras energías no renovables.
Inconvenientes: aunque en teoría 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 origina una contaminación térmica de los ríos donde va a parar, pudiendo alterar los
ecosistemas colindantes.
Durante la fase de extracción, enriquecimiento, transporte y utilización se liberan partículas radiactivas de vida
corta que afectan a los seres vivos. Los reactores son susceptibles de sufrir sabotajes y accidentes con
gravísimas consecuencias. Los residuos nucleares de larga vida aún no tienen emplazamientos definitivos. No
es una energía renovable.
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Fusión nuclear
En estas reacciones, dos núcleos muy ligeros se unen para dar origen a otro más pesado y estable,
liberándose en dicho proceso una enorme cantidad de energía (es el mecanismo que proporciona energía al
Sol y a las estrellas). Para que esta reacción pueda ocurrir, los núcleos iniciales tienen que vencer a las fuerzas
electrostáticas de repulsión y para ello se requieren temperaturas del orden
de 10.000.000 ºC. El principal problema no consiste en conseguir esta
temperatura sino en mantenerla y en encontrar un material de confinamiento
que las soporte.
A estas temperaturas tan altas la materia adquiere un nuevo estado "plasma"
Es un gas ionizado.
En la actualidad no se consigue la energía suficiente para mantener la
temperatura del plasma y por tanto el número de fusiones que se producen
por unidad de tiempo no es suficiente. El reactor se detiene cada cierto
tiempo y debe volverse a calentar por lo que la energía consumida es
demasiado alta.
El calentamiento se consigue por diferentes medios:
Haciendo pasar el plasma por una corriente eléctrica. ( Se consiguen de 20-30 millones de grados).
Por introducción de rayos neutros: Se introducen átomos de alta energía y el calentamiento se produce por
choque de partículas.
Compresión magnética: Al comprimir el gas aumenta su densidad y el choque de partículas.
Microondas: Ondas de alta frecuencia producen movimiento y choque de partículas.
Compresión inercial: Mediante láser o rayos iónicos se produce una compresión .
El otro problema es encontrar un material que soporte estas temperaturas. Para ello se utiliza el magnetismo.
Las partículas se mueven dentro de un campo magnético que les sirve como vasija (confinamiento magnético).
Este campo es la unión de uno circular y otro perpendicular es decir el resultado es un campo elipsoidal.
Ventajas:
No produce gases, ni smog, ni lluvia ácida. La única fuente de contaminación sería el Helio (que es totalmente
inerte). El combustible es muy abundante, existe en todos los lugares del mundo. ( no hay que transportarlo ni
se especularía con él). El único residuo sería la propia estructura del reactor y los núcleos de Trítio que
escaparan, pero el Tritio, no emite radiaciones intensas, no se acumula en la cadena trófica, en caso de
inhalación o ingestión se metaboliza junto al agua, tiene un corto periodo de vida. No presenta riesgo de
accidentes ya que no hay una " masa crítica" que pueda descontrolar la reacción. Es sin duda la energía del
futuro.
Inconvenientes: para su puesta en funcionamiento se requieren fuertes inversiones tecnológicas.
Técnicamente aún no se han conseguido resultados energéticamente favorables.
Energía geotérmica: origen y áreas productoras de energía geotérmica en España
La energía geotérmica es una fuente de energía renovable ligada a volcanes, geíseres, aguas termales y zonas
geológicamente recientes. Su origen es el calor interno de la Tierra, que puede permitirnos obtener agua
caliente y vapor de agua. Para que sea útil, la energía geotérmica debe estar concentrada en puntos de
temperatura alta. Por tanto, han de ser lugares de gradiente geotérmico anormalmente elevado, por lo que son
zonas de actividad ígnea, es decir, situadas sobre un punto caliente o en los límites entre placas.
Existen varios tipos de yacimientos geotérmicos:
Manantiales termales y géiseres: son fuentes de agua subterránea, que se ha calentado en contacto con
rocas calientes y que, de manera natural, emerge a la superficie a través de grietas, a temperaturas
cercanas al punto de ebullición. Han sido los primeros yacimientos geotérmicos que se han explotado. Los
manantiales precisan una fuente de calor, agua y un canal permeable que la lleve a la superficie después
de ser calentada.
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Los géiseres: además de los elementos anteriores requiere un lugar donde el agua se caliente mientras
alcanza la temperatura necesaria para provocar la inestabilidad, una abertura del tamaño óptimo, a través
de l cual se lance el agua; y canales subterráneos para traer agua de recarga después de cada erupción.
Por tanto, tener esta combinación no es fácil. Un géiser hará erupción cuando una parte del agua que tiene
almacenada sea sobrecalentada y ocurra una generación de vapor relativamente cerca de la abertura
superficial.
La producción de energía geotérmica varía dependiendo del tipo de yacimiento.
Yacimientos húmedos: asociados a lugares donde los elevados gradientes geotérmicos permiten que el
agua del subsuelo alcance su punto de ebullición a muy poca profundidad (yacimientos de ata temperatura,
superior a 150 ºC). Esta agua o vapor a presión puede ser transportado directamente hasta centrales
termoeléctricas generadoras de electricidad, instaladas en la superficie. Una vez que el vapor ha pasado
por la turbina, se reintroduce en el subsuelo mediante un circuito cerrado. En determinados acuíferos
profundos, aunque el gradiente geotérmico no sea anómalo, se alcanzan temperaturas que oscilan entre 50
ºC y 90 ºC (yacimientos húmedos de baja temperatura), por lo
que pueden emplearse para alimentar circuitos de agua de
calefacciones urbanas, piscinas, secaderos e invernaderos. Este
tipo de instalaciones presenta inconvenientes asociados al
poder corrosivo de agua, debido a la gran cantidad de sales
disueltas que posee. Su empleo ha de tener lugar cerca del
yacimiento, pues, de no ser así, se perdería gran cantidad de
calor en el transporte.
Yacimientos secos: en ellos la energía geotérmica se obtiene a
partir de rocas profundas con temperaturas superiores a 300 ºC.
Para ello, se fractura la roca mediante explosiones subterráneas
y se hace circular agua fría en sentido descendente,
recuperándola después de su calentamiento, incluso en forma
de vapor, para ser utilizada en la producción eléctrica.
La potencialidad de España con respecto a la energía geotérmica es pequeña. Canarias es la comunidad que
mayor número de yacimientos de este tipo posee. Sin embargo,, en la actualidad, es Murcia la que aprovecha
en mayor medida estos recursos, especialmente para climatizar piscinas y obtener agua caliente para la
calefacción de balnearios.
Usos
Balnearios: aguas termales que
tienen aplicaciones para la salud
Calefacción y agua caliente
Ventajas
Es
renovable.
materia
prima
gratuita
Inconvenientes
Su distribución es muy limitada.
La
es
Generación de electricidad
Extracción de minerales: se
obtienen de los manantiales
azufre, sal común, amoniaco,
metano y ácido sulfhídrico
Agricultura y acuicultura:
invernaderos y piscifactorías
para
Bajo coste de las
instalaciones. Sencillas
en su manejo.
La energía de baja temperatura es difícil de
transportar, debe aprovecharse en zonas
próximas al yacimiento.
.El vapor procedente de los campos termales
suele ser ácido y corrosivo, por lo que las
instalaciones tienen una vida muy limitada
Emisión de ácido sulfhídrico, que en grandes
cantidades no se percibe y es letal.
Contaminación de aguas próximas
sustancias como arsénico, amoniaco…
con
Contaminación térmica.
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Impactos derivados de la explotación de los recursos energéticos
Energía nuclear
a) Contaminación térmica: el aumento de la temperatura se debe a la liberación, al medio, el calor absorbido
por los sistemas de refrigeración. Las centrales nucleares vierten grandes caudales de agua caliente, que
va a parar a los ríos y embalse. Los efectos son cambios en el microclima de la zona, que se torna más
cálido y húmedo, y la consiguiente alteración de los ecosistemas. Actualmente no se dispone de medidas
realmente eficaces para evitar este problema.
b) Contaminación radiactiva: proviene de la extracción, transporte, manipulación, residuos y de accidentes
en el reactor. Causada por la emisión de partículas (alfa y beta) o radiaciones (rayos X o rayos gamma)
ionizantes. Las radiaciones tienen mayor capacidad de penetración, y Las radiaciones pueden producir
daños o implicar riesgos para los seres vivos. Esto va a depender de las dosis recibidas, y de las
características de la persona. Alteran procesos biológicos y son causa de mutaciones.
Los residuos radiactivos se clasifican en función de su contenido en radiaciones y su periodo de vida en:
Categoría A.- Vida corta (menos de 30 años), baja actividad, emiten radiaciones beta y gamma.
Proceden de centros hospitalarios y centrales nucleares; ropa, herramientas...
Categoría B.- Vida larga, baja o media actividad. Emiten partículas alfa, beta y gamma. Proceden del
agotamiento del combustible nuclear.
Categoría C.- Vida larga, alta actividad. Emiten radiaciones alfa, beta y gamma. Plantas de
reprocesamiento de combustibles o armamento nuclear.
Impactos derivados de la extracción, transporte tratamiento del combustible fósil y
utlización
Extracción, transporte y tratamiento
Petróleo
Las plataformas petrolíferas pueden sufrir accidentes, explosiones, incendios, colapsos.. que pueden
provocar grandes catástrofes ambientales y humanas a todos los niveles, hidrosfera, atmósfera, geosfera y
biosfera.
Los barcos petroleros emiten vertidos al mar en el trasvase, limpieza y pérdidas ocasionales, o pueden
sufrir accidentes provocando vertidos de enormes dimensiones que producen catástrofes ecológicas como
la del Prestige.
Carbón
La extracción y transporte del carbón provoca los mismos impactos de la minería, es decir riesgos para la
salud, impacto paisajístico por huecos y escombreras, subsidencias, colapsos y derrumbes. Contaminación de
atmósfera, geosfera e hidrosfera. Contaminación acústica....
Gas natural
Una vez licuado, el gas se introduce en barcos y se lleva al país importador. Este medio de transporte es muy
peligroso pues existe la posibilidad de accidentes que tendrían terribles consecuencias debido a la explosión de
la nube de gas que incrementaría la temperatura y consumiría todo el oxígeno de la zona.
El CH4 es un contaminante que aumenta mucho el efecto invernadero, de ahí el peligro de un escape o rotura
en el transporte o distribución.
Impacto derivado de la utilización
Las centrales térmicas de carbón, fuel o gas natural producen vertidos de agua caliente a ríos o mares.
La combustión de los diferentes combustibles fósiles produce gases, cenizas y partículas en suspensión,
metales pesados, como el plomo usado en la gasolina como antidetonante. Entre los gases liberados se
encuentran: el CO muy tóxico, ya que tiene 210 veces más afinidad por la hemoglobina que el Oxígeno. El
CO2 y CH4 producen incremento del Efecto invernadero. El SO2 y NO2 provocan Lluvia ácida. La
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fotolisis del NO2 es el responsable del aumento de Ozono troposférico. Y NO2 y NO provocan la
destrucción del Ozono estratosférico ( capa de Ozono). El gas natural produce una contaminación menor
ya que no contiene azufre.
Medidas preventivas
Gestión de los residuos radiactivos:
Los residuos Categoría A: ( líquidos o sólidos de baja actividad) son tratados convenientemente, (
evaporación, filtración, decantación, tratamiento con carbón activo, o resinas de cambio iónico), de forma que la
mayor parte de las sustancias quedan retenidas y los gases y líquidos depurados son devueltos al medio
ambiente. Los residuos resultantes se introducen en bidones metálicos y se hormigonean, finalmente se
depositan en lugares de almacenamiento definitivo de baja profundidad, como El Cabril en Córdoba.
Los emplazamientos definitivos suponen una barrera más de ingeniería y geológica que permite el aislamiento
total de los mismos durante más de 300 años.
El Cabril albergará todos los residuos producidos hasta el 2015.
Los Residuos categoría B o C : (Alta actividad y duración mayor de 100.000 años). En principio se acumulan
en las piscinas de las grandes centrales. Posteriormente se trasladan a un almacén temporal en superficie o en
seco, donde pierden gran parte de su actividad.
Los más peligrosos son tratados previamente en centrales de reprocesamiento. Finalmente se introducen en
sus emplazamientos más definitivos.
En la actualidad aún no se ha construido completamente ningún Almacenamiento geológico profundo (AGP)
Tienen que se lugares muy especiales con estructuras geológicas muy estables. Además debemos tener en
cuenta que estos emplazamientos deben ser seguros incluso aunque el ser humano halla dejado de existir.
En España la Gestión de los residuos radiactivos corresponde a la empresa Enresa.
También existen una serie de organismos internacionales que velan por la seguridad En España está el CSN:
Consejo de Seguridad Nuclear
Combustibles fósiles
Políticas de control de la contaminación y seguridad medioambiental de las instalaciones, servicios de
extracción, transporte y tratamiento de los combustibles. Medidas de control y seguridad de los transportes
de fuel por mar. ( barcos con doble casco, controles exhaustivos de los tanques de carga, revisiones más
rigurosas y frecuentes, así como la prohibición de la limpieza de los tanques y trasvases de crudo en alta
mar).
Utilización racional de los recursos, con la consiguiente reducción de emisión de contaminantes.
Uso eficiente de las tecnologías, aprovechando al máximo el rendimiento
Reducción de subproductos, aditivos o desechos contaminantes. ( Reciclaje y aprovechamiento). Por
ejemplo uso del calor residual de las centrales térmicas en piscifactorías o invernaderos.
Sustitución siempre que sea posible por otras energías con menos impacto negativo.
El ahorro energético debe ser tomado como una nueva fuente de energía (ayudas económicas a los
consumidores para que compren bombillas y aparatos más eficientes, auditorias energéticas y casas
particulares para corregir las pérdidas).
En las industrias se ha conseguido la implantación de técnicas que ahorren energía. En el transporte
público también se han conseguido vehículos más eficientes
Uso de transporte público Utilizar arquitectura solar pasiva en lo posible. Aislamientos, acristalamientos,
dobles ventanas... Aumentar el reciclado de papel y vidrio.
Uno de los principales mecanismos de ahorro es la cogeneración de energía, es decir, la producción de
dos formas útiles de energía a partir de una misma fuente, (como electricidad y vapor de agua), que
permite aprovechar hasta el 90% de la energía en lugar del 30%.
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Actividades
Preguntas largas
1) Los recursos energéticos fósiles. Impactos derivados de su explotación.
2) Energía nuclear. Riesgos e impactos derivados de su uso.
3) Combustibles fósiles: concepto, tipos, características y origen de los mismos.
4) Energía nuclear: origen, tipos y explotación. Contaminación térmica y radiactiva.
Preguntas cortas
5) Significado de mena, ganga y mineral industrial.
6) ¿Qué diferencia existe entre recurso y reserva mineral?.
7) ¿Qué condiciones favorecen la formación del petróleo?. ¿Qué es una trampa de petróleo?.
8) ¿Qué productos se obtienen a partir del petróleo?.
9) ¿Qué condiciones son necesarias para la formación del carbón?.
10) Tanto Islandia como Nueva Zelanda son países en que, gran parte de la energía consumida es de origen
geotérmico. ¿Cuál puede ser la causa geotéctónica de ello?.
11) ¿Existe algún lugar en nuestro país donde podría considerarse la explotación de la energía geotérmica?.
12) Cite algunos lugares de España donde sea posible la explotación de la energía geotérmica. Razone la
respuesta
13) ¿Qué ventajas tiene el gas como fuente de energía?.
14) ¿Qué es y cómo se obtiene la energía geotérmica?.
15) ¿Qué condiciones debe reunir una roca almacén capaz de albergar petróleo?.
16) Diferencias entre fisión y fusión nuclear.
17) ¿Qué es la energía geotérmica?.
18) ¿Qué es y cómo se obtiene la energía geotérmica?.
19) Indica cuáles son las principales fuente de contaminación radiactiva.
20) ¿Ubicarías una central nuclear en el sureste de España?.
21) Características geológicas de los cementerios nucleares.
22) Cita y explica los posibles impactos ambientales de una cantera.
23) Enumera los principales riesgos e impactos medioambientales de las centrales nucleares.
24) ¿Cuáles son los principales problemas asociados a la minería del carbón?.
25) Ventajas e inconvenientes de la explotación minera subterránea.
26) Ventajas e inconvenientes de la explotación minera a cielo abierto.
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27) ¿Cuáles son los contaminantes de una central térmica si está diseñada para trabajar a partir de carbón?
28) Describe algunos impactos derivados de la explotación de los recursos minerales.
29) Principales inconvenientes del uso de combustibles fósiles en la obtención de energía
Preguntas de aplicación
30) Compara las dos imágenes siguientes, que representan dos alternativas para el secado de la arcilla que se
usa en la industria cerámica de azulejos y pavimentos (reducción de la humedad al 5%).
a) ¿Qué diferencias encuentras?.
b) ¿Qué proceso es el más rentable desde el punto de vista económico?. ¿Y desde el punto de vista
ecológico?. Razona tu respuesta.
31) En la siguiente figura se presenta el esquema de una cantera a cielo abierto.
a) Explica el concepto de árido y sus posibles usos.
b) Señala los efectos medioambientales que una cantera de estas características puede ocasionar en fase
de explotación y después de la explotación.
c) Indica posible medidas correctoras.
RECURSOS DE LA GEOSFERA Y SUS RESERVAS. Recursos minerales. Recurso y reserva. Recursos energéticos:
petróleo, carbón, gas natural. Energía geotérmica. Energía nuclear: origen, tipos y explotación. Impacto de la minería
sobre el medio físico, biológico y social. Contaminación térmica y radiactiva. Impactos derivados de la extracción,
transporte, tratamiento del combustible fósil y utilización.
Conceptos básicos: ganga, mena, carbonización, turba, hulla, lignito, antracita, migración del petróleo, roca madre,
roca almacén, trampa petrolífera, radiactividad, radiactividad natural, fisión nuclear, fusión nuclear, manantiales
termales, géiseres
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