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RECURSOS NATURALES RENOVABLES COMO FUENTE DE ENERGIA
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Los recursos naturales son los bienes que se encuentran en la naturaleza y
que utiliza la humanidad para subsistencia y para satisfacer sus necesidades.
La naturaleza proporciona a los seres humanos los recursos principales: agua,
oxígeno y alimentos para poder realizar sus funciones biológicas.
El agua es necesaria para cualquier actividad de los seres vivos y el oxígeno
también, aunque por su abundancia en el medio no se valora como un recurso
fundamental para el desarrollo de la vida. Además los alimentos suponen a la
vez la fuente de materia y energía.
De la flora y la fauna se obtiene gran parte de los alimentos y medicamentos
y la materia prima para a industria textil, maderera y otras. El suelo es otro de
los recursos que nos ofrece la naturaleza, sobre el que se desarrollan muchos
seres vivos. Numerosas rocas y minerales se usan en la construcción de
edificios y la elaboración de nuestros utensilios. Y con fines energéticos se
aprovechan el carbón, petróleo, gas natural y minerales radiactivos, así como
el sol y el viento.
En los últimos años en las grandes ciudades se están produciendo
problemas por las aglomeraciones de la población. Por ello, el espacio se
considera también un recurso necesario. Por otra parte, el océano mundial
adquiere cada vez más importancia como fuente de recursos alimentarios
(peces, algas y sal) y energéticos (petróleo y gas).
Tipos de Recursos:
Si el objeto de consumo es un ser vivo o no:
— Recursos bióticos: productos agrícolas,
ganaderos, pesqueros y forestales.
— Recursos abióticos: el agua y los minerales.
Si hay posibilidades de volverlos a utilizar o
no: — Recursos reutilizables.
— Recursos no reutilizables.
Los recursos geológicos son materiales que
se extraen de la tierna para ser aprovechados
con diversos fines. Se puede distinguir entre
los recursos geológicos energéticos (carbón,
petróleo y gas) y os recursos geológicos no
energéticos que a su vez se dividen en
metálicos y no metálicos.
Una fuente de energía es todo aquello de lo que podamos extraer algún tipo de
energía, llamada energía primaria. Esta energía puede usarse directamente o puede
transformarse en otro tipo de energía antes de ser empleada por el ser humano. La
principal fuente de energía existente en a Tierra es el Sol, ya que de él derivan las
fuentes de energía primaria más utilizadas en la actualidad:
El Sol es el responsable de la formación de los vientos, de los que se obtiene la
energía eólica. Produce la evaporación del agua, haciendo que llegue a la atmósfera.
Por las precipitaciones (lluvia, nieve y granizo), el agua volverá a la superficie y llenará
los embalses, de los que se extrae energía hidráulica. ‘Es imprescindible para que los
vegetales realicen la fotosíntesis y puedan emplearse como biomasa. Además, todo el
petróleo, el carbón o el gas natural provienen de las plantas y otros seres vivos que
existieron hace millones de años.
El Sol es el origen de todas las energías del
planeta. La energía solar, la energía eólica y a
energía hidráulica están directamente relacionadas
con el Sol. Pero también la energía química de los
alimentos (los vegetales captan ¡a energía del Sol)
y los combustibles (restos de seres vivos).
Interviene de forma esencial en la formación de
olas, mareas y en el calentamiento del agua del
mar. Se emplea directamente como fuente de calor y de luz; además, sirve para obtener energía
eléctrica en las centrales solares.
Tradicionalmente el ser humano ha utilizado biomasa (leña o carbón vegetal)
como principal fuente de energía. Esta energía es renovable al igual que la solar,
la del viento la de las mareas, la mayor parte de la energía que utiliza la
sociedad hoy día proviene del carbón vegetal, del petróleo o de combustibles
rardiactivos. Todos ellos son recursos minerales no renovables, ya que o no se
forman actualmente o lo hacen un ritmo infinitamente inferior al de su consumo.
Este combustible sólido de color negro se formó hace
mucho tiempo y presenta distintas variedades en función de
su composición. El carbón sustituyó a la madera como
fuente de energía cuando se consiguieron encontrar los
grandes yacimientos y se desarrollaron técnicas de minería
para su explotación. Este material desempeñó un papel
fundamental durante la Revolución Industrial y actualmente
sigue siendo el segundo recurso en importancia,
proporcionando aproximadamente el 30% del consumo
energético a nivel mundial, pero con el problema de los
efectos contaminantes.
EL ÁTOMO DEL
CARBONO
Este elemento se halla
en la naturaleza en
diferentes estados y se
combina de formas muy
numerosas, siendo
esencial para la vida.
COMBINACIONES DEL
CARBONO
El carbón presenta un
elevado contenido de
carbono, que circula de
forma cíclica por la
Naturaleza, también en
cuerpos inorgánicos.
CICLO DEL CARBONO
Parte de este
elemento se transforma
en carbón, que
representa un 22% del
total de carbono de la
Tierra
TIPOS Y CLASES DE CARBÓN
Las variedades de este combustible resultan del mayor o menor contenido en carbono y
humedad. La etapas de formación van desde la turba (con bajo contenido en carbono y alta
humedad) hasta la antracita (máximo poder calorífico).
CARBÓN VEGETAL TURBA LIGNITO COQUE HULLA ANTRACITA
EMPLAZAMIENTO DEL CARBÓN
Las tres cuartas partes de los
depósitos aprovechables de carbón
se localizan en Estados Unidos, los
países de la antigua URSS (cuenca
del Donets y Siberia Occidental), el
noroeste de China y Europa
Occidental
PROCESO DE TRANSFORMACIÓN
Desde hace millones de años, las plantas muertas se acumularon bajo el subsuelo y se
descompusieron por la acción de hongos y bacterias hasta formar carbón.
Otro producto, el carbón vegetal o de leña, resulta de la transformación de la madera dentro de
una pila (carbonera) a temperaturas de 300-400oC.
BOSQUE DE HELECHOS BOSQUE
CARBONERA MINA DE CARBON PIEDRA
CARBON VEGETAL FABRICA DE COQUE
ALTOS HORNOS
LAVADO Y CLASIFICACIÓN
El carbón se separa de otras rocas más pesadas por medio del agua. Una parte del material se
introduce en grandes hornos que alcanzan 900°C para conseguir coque.
AGUA CARBÓN
CARBÓN POLVO CARBÓN OVOIDE
IMPUREZAS
UTILIZACIÓN
El carbón se emplea para generar energía eléctrica y proporcionar calor, y en su
proceso de producción desprende gases y alquitrán. A través de otros tratamientos se
extraen los compuestos de azufre, que resultan El coque se usa en la fabricación de
acero.
ENERGÍA ELÉCTRICA HIERRO Y ACERO
CARBÓN
COQUE
INDUSTRIA QUÍMICA GAS DE CIUDAD CALEFACCIÓN
LA FORMACIÓN DEL PETRÓLEO FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES
Desde el momento en que se inició la racionalización de las búsquedas petrolíferas, esto se
plantease a los geólogos el problema del origen del petróleo; problema no solamente teórico,
sino también de gran interés práctico, por cuanto dilucidar las condiciones de su génesis
equivale a puntualizar qué tipo de formaciones geológicas son aptas para contenerlo.
Las primitivas teorías que le atribuían origen inorgánico,
considerando la reacción de carburos, de procedencia
volcánica, idónea para formar acetileno y, en último término,
hidrocarburos, pueden considerarse definitivamente
desacreditadas; tantas son las pruebas en favor de un origen
bioquímico a partir del plancton marino.
El plancton aparece constituido por infinidad de seres microscópicos o sub microscópicos, animales o vegetales —algas, protozoos, larvas de crustáceos, etc., que viven flotando
en la superficie del mar y dan lugar a ingentes acumulaciones
de materia orgánica.
Cuando estos seres vivos se instalan en mares poco profundos, o en zonas lagunosas
aisladas del mar abierto por barras arenosas, los bruscos cambios de temperatura y, en
particular, de salinidad, producen en ellos verdaderas hecatombes, gracias a las cuales
subsigue una verdadera “lluvia» dé materia orgánica sobre el fondo marino.
La inmensa cantidad de bacterias que viven en el fango del fondo del mar son las que
transforman la materia orgánica en materia madre del petróleo, al eliminar de ella el
oxígeno y el nitrógeno y provocar un aumento en el porcentaje de carbono y de hidrógeno.
De esta manera se van formando las gotitas de petróleo, que quedan en los barros
citados.
Para su formación, el petróleo necesita unas condiciones climáticas, geográficas y
fisicoquímicas determinadas. Su acumulación y su conservación precisan, asimismo,
especiales condiciones estratigráficas y tectónicas.
Ahora bien, como el petróleo se encuentra únicamente en las rocas que son a la vez
porosas y permeables, es evidente que ha de haberse producido una emigración a partir
de los barros madres, condicionada por una serie de factores.
El más importante de ellos parece ser el aumento de compacidad; en efecto, al irse
superponiendo, por la sedimentación, nuevas capas de fango a las ya existentes, el
aumento de presión que éstas ejercen sobre las inferiores provoca la expulsión de las
gotitas de petróleo, las cuales se desplazan hacia los lugares en que la presión es menor,
tales como los espacios porosos de las arenas.
La capilaridad desempeña asimismo un papel importante. Supongamos que unos
esquistos, derivados de los barros madres y empapados de petróleo, se hallan en
contacto con areniscas empapadas de agua: teniendo ésta una mayor tensión superficial,
se desplazará de los poros gruesos de la. arenisca a los finos del esquisto, y el petróleo
seguirá la dirección contraria.
Mediante tales mecanismos, y algunos otros menos importantes. como la presencia de
sustancias emulsionantes, el petróleo queda finalmente contenido en las denominadas
rocas almacén, donde se constituyen los yacimientos explotables.
Para retener el petróleo no es suficiente que haya una roca almacén apropiada, sino que
es necesaria la existencia de un casquete de roca impermeable que detenga ulteriores
desplazamientos de él. Las arcillas y los esquistos son los casquetes más corrientes, pero
también actúan como tales el yeso y las calizas y dolomitas de elevada densidad.
Ahora bien, aun dándose todas las condiciones expuestas, los hidrocarburos tenderían a
perderse; así, por ejemplo, si se considera una capa de roca almacén perfecta, con su
correspondiente casquete, la emigración ascensional del petróleo tenderá a extravasarlo
en superficie, a poca inclinación que presente dicha capa. No obstante, el hecho real es
que el petróleo se encuentra retenido en numerosos puntos de la corteza terrestre, y ello
gracias a las denominadas trampas, que pueden ser estructurales o estratigráficas.
Entre las estructurales cabe mencionar, en primer lugar, los anticlinales, que han sido
fuente de la mayor parte del petróleo obtenido hasta el momento actual. Son
particularmente propicios los anticlinales amplios, cuyos flancos presentan escaso
buzamiento. Los hidrocarburos sufren una migración y se acumulan según el orden de sus
densidades: en la parte superior encontramos los gaseosos —metano, propano, butano,
etc., inmediatamente debajo, los líquidos, o sea el petróleo, y en la parte inferior, el agua
que suele acompañarlos.
Cabe indicar que en los pozos profundos, por efecto de la presión reinante, el gas se halla
contenido en el petróleo, y se libera en el momento de la perforación, gracias al descenso de
presión que se produce. Como se comprende fácilmente, los sinclinales sólo podrán retener
petróleo cuando los hidrocarburos no vayan acompañados de agua, pero aun en tal caso
constituyen también una excelente trampa. Las fallas y los domos de sal lo son asimismo, en
particular los últimos: se trata de masas salinas que, habiendo sido empujadas, han ascendido
en forma de cúpula, doblando y cortando las capas sedimentarias superiores; gracias a ello, las
rocas almacén quedan en contacto con la sal, que actúa a manera de dique de contención de los
hidrocarburos.
Las trampas estratigráficas son producidas por variaciones en las condiciones de
sedimentación, que dan lugar a cambios laterales en el espesor, textura y porosidad de las
capas. Un caso muy característico son los lentejones de arenisca, denominados así por su forma
tan peculiar, englobados en capas de pizarras: el petróleo queda encerrado, y no puede escapar
de las masas areniscosas. A medida que van progresando los estudios petrolíferos, se concede
cada vez mayor importancia a las trampas estratigráficas, y es posible que, en un futuro no muy
lejano, produzcan más hidrocarburos que las estructurales.
Las principales zonas de producción actuales se hallan localizadas en los alrededores del
Caribe (Venezuela, Colombia, México, Estados Unidos), Oriente Medio, Indias Orientales y Rusia
Ofrece buenas perspectivas el Sahara argelino.
La prospección petrolífera moderna comprende tres fases En primer lugar, mediante estudios
geológicos generales, se procede a determinar aquellas zonas en que pueden haberse dado
condiciones favorables para la formación de hidrocarburos; seña ladas estas zonas, y utilizando
la fotografía aérea, los métodos geológicos de campo clásicos y la prospección geofísica, se
comprueba si existen trampas estructurales o estratigráficas; si las hay, se precisan sus
características exactas y se pasa a la última fase: las perforaciones.
Hay que proceder, no obstante, con suma cautela antes de decidirse a emprenderlas, por
cuanto los costos de perforación son sumamente elevados, y muchos oscilan entre 2000 y 3000
m. de profundidad. Los campos de torres que jalonan los campos petrolíferos son muestra de la
extraordinaria capacidad del hombre para dominar y explotar los recursos de la Naturaleza.
La unidad de energía más universal es la caloría (cantidad de
calor necesaria para elevar 1°C a 1 gr. de agua) o kilocaloría
(1°C a 1 litro de agua). Equivalencias: 1 kwh = 860 Kcal. =
3.601.000 Joule; 1Joule = 1 Newton-metro = 1 Watt-
segundo.
Conceptualmente, trabajo y energía, son sinónimos; en
1905 Einstein mostrará que también la masa es equivalente.
Valores comunes de energía en kilocalorías: Un fósforo 0.3;
Una manzana 100; Un litro de nafta 10.000.
Un Kg. de madera 3500 = una bañadera de agua caliente =
un hombre viviendo 24 horas.
La potencia, es el flujo de la energía, o la energía que se
pone en juego en la unidad de tiempo.
Carbón: Se encuentra en la naturaleza, combinado con hidrógeno y oxigeno, formado por
acción muy prolongada de presión y microbios.
En eras geológicas remotas, y sobre todo en el periodo carbonífero (que comenzó hace 362,5
millones de años), grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetación
abundantísima que crecía en pantanos. Muchas de estas plantas eran tipos de helechos,
algunos de ellos tan grandes como árboles. Al morir las plantas, quedaban sumergidas por el
agua y se descomponían poco a poco.
A medida que se producía esa descomposición, la materia vegetal perdía átomos de oxígeno e
hidrógeno, con lo que quedaba un depósito con un elevado porcentaje de carbono. Así se
formaron las turberas. Con el paso del tiempo, la arena y lodo del agua se fueron acumulando
sobre algunas de estas turberas. La presión de las capas superiores, así como los movimientos
de la corteza terrestre y, en ocasiones, el calor volcánico, comprimieron y endurecieron los
depósitos hasta formar carbón.
Un consumo importante es la siderurgia; producir una tonelada de acero requiere 500kg
de carbón.
Las más grandes excavadoras y palas con que se lo extrae, cargan unas 100
toneladas por vez; y los camiones que lo transportan, unas 400.
La producción mundial de carbón en 1994 refleja la crisis de la minería en la Unión
Europea (la producción bajó un 17,4%) y en Rusia (decayó en un 6,2%). En cambio se
produjo un dinamismo en la industria carbonífera de Estados Unidos, China, India,
Colombia y Australia, entre otros países. La producción total en el mundo ese año fue
de 2.158,3 millones de toneladas, de las cuales China produjo un 27,4%, Estados
Unidos un 5,5% y la República de Suráfrica un 4,8%. En 1996 la producción mundial de
carbón fue de 4.666,7 millones de toneladas, siendo los principales productores China,
Estados Unidos, India, Rusia y Australia.
Tiene poder calorífico de unas 6500 cal/gr.;
el petróleo unas 10.000. Su combustión deja
significativos residuos.
Las minas de carbón activas están en unos
50 países, y las reservas, que son mayores
que las de petróleo, en unos 100 países. Las
mayores reservas de carbón están en
América del Norte, y en Europa Oriental.
China consume unos 2000 millones de
toneladas al año, y EEUU unos 1300.
Un 28% de la energía que consume el
mundo, la provee el carbón y esta proporción
está en fuerte crecimiento impulsada por los
altos precios del petróleo.
Otras Energías: Gas Natural
Se trata del gas metano CH4, también
llamado gas de los pantanos, que aparece
en algunos campos petroleros. Descubierto
en 1776 por Alejandro Volta, no es licuable a
presiones corrientes. Por dejar poco residuo,
es el mejor combustible para usinas térmicas
e instalaciones fijas industriales o
domiciliarias, transportado por gasoductos.
Los altos precios del petróleo hacen que este
combustible sea cada vez más importante.
Las turbinas a gas de ciclo combinado,
aumentaron tanto su eficiencia en los últimos
años, que se están convirtiendo en una de
las mejores alternativas para generar
electricidad. Pueden manejar cargas muy
variables en pocos minutos.
También es muy adecuado para producir
hidrógeno.
Gas Natural Comprimido (GNC)
En Argentina desde 1984, se favorece el
uso de gas natural en vehículos, pero
como no es licuable a costo razonable,
solo puede almacenarse en estado
gaseoso en recipientes que soporten muy
alta presión (250 bar) a los que debe
adaptarse la instalación para tener la
posibilidad de usar gas o nafta
alternativamente. El precio final depende
del tratamiento impositivo. Con los valores
de hoy, funcionar a gasoil cuesta
aproximadamente 50% que con nafta, y a
gas 30%.
El parque de vehículos a GNC en
Argentina, es el mayor del mundo, con
más de 1.400.000 unidades y se
incrementa en unos 20.000 autos
adicionales por mes.
Gas Licuado de Petróleo (GLP)
Es una mezcla de propano y butano, se puede transportar licuado a presiones
relativamente bajas (unos 4 bar), por lo que presenta mayor densidad de energía que el
GNC. Su uso estuvo prohibido para automotores en Argentina hasta ahora, pero en Octubre de 2003 se anunció que será habilitado (e.]), con un preCio no definido aún.
Energía Nuclear
Es una forma de obtener calor
fraccionando átomos de uranio; (fisión
nuclear) con el que se accionan calderas y
turbinas a vapor que, a su vez, mueven
alternadores que producen electricidad. No
produce residuos de CO ni CO2.
Debido a dos accidentes graves, (Three-
MiIe Island en Pennsylvania y Chernobyl en
Rusia), la instalación de nuevas plantas es
menos frecuente, y se cuestiona la
disposición de los residuos radiactivos.
Tienen dificultad para adaptarse a cargas
variables. En el futuro, con tecnologías
mejoradas, es probable que aumente su
uso. EE.UU tiene unas 100 usinas
nucleares. Francia va a la cabeza en
proporción de energía eléctrica de origen
nuclear.
Hay unas 500 plantas en el mundo.
Energía Eléctrica
Es generalmente producida a partir de
otra (mecánica, hidráulica, eólica o pila de
combustible). Actualmente, la energía
eléctrica en el mundo, que es la que
tenemos más al alcance de la mano,
proviene así: Carbón 34%, renovable 20%,
gas 18%, nuclear 18%, petróleo 10%.
Las redes para abastecimiento
comercial, industrial o doméstico, son muy
grandes, están muy interconectadas, y
operan en CA con frecuencias de 50 Hz. o
de 60 Hz. La corriente continua, por la que
tanto insistió Thomas Alva Edison, ya no
se usa para el servicio domiciliario.
Va ganando terreno la idea de pequeños
generadores para consumo individual
aportando sus excedentes a la red. Un
cuarto de la población mundial, no tiene
energía eléctrica.