RECURSOS ENERGÉTICOS
Y MINERALES
Inglaterra
Londres fue la ciudad más grande del mundo durante la revolución industrial, y abrió el camino hacia el brusco aumento de la población mundial. Los países ricos utilizan varias veces más recursos por habitante que las naciones pobres; pero con el aumento de los ingresos en todo el globo, el crecimiento
Seúl, Corea del Sur
De capital empobrecida y desgarrada por la guerra en la década de 1950 a centro neurálgico de la economía del país, el electrizante crecimiento de Seúl ha convertido
el paisaje urbano en una densa retícula de torres de viviendas y oficinas. Su transformación demuestra que el crecimiento rápido puede traer consigo un rápido
• Nuestra vida diaria se basa en el
consumo continuo de energía
, desde los
alimentos hasta las energías externas
que requerimos para realizar cualquier
actividad.
• La mayoría
provienen de recursos no
renovables
, combustibles fósiles y
uranio, que tienen asociados dos
problemas:
– Agotamiento de reservas.
– Numerosos impactos ambientales.
13.1. INTRODUCCIÓN
• La energía no ocupa un lugar ni se puede tocar. • La energía es la capacidad de producir un
trabajo.
• El 99% de la energía utilizada en la tierra
proviene de forma directa o indirecta del sol.
• La energía puede aparecer bajo muchas formas: calorífica, electromagnética, mecánica, nuclear…
• Todos los intercambios de energía se rigen por las leyes de la termodinámica.
• Energías convencionales
. Las derivadas
del uso de combustibles fósiles, la
nuclear y la hidroeléctrica.
• Energías renovables
(tasa de renovación
dentro de los límites de tiempo de la
escala humana).
• Alternativas o nuevas
(bajo impacto
Reglas de Herman Daly
• Principio de recolección sostenible. Tasa de consumo igual o inferior a la de renovación. • Principio de vaciado sostenible. Para que la
explotación de un recurso no renovable sea
sostenible, su tasa de vaciado por consumo ha de ser igual o inferior a la tasa de creación de nuevos recursos renovables que puedan sustituirlos
cuando se agoten.
• Principio de emisión sostenible. La tasa de
13.2. USO DE LA ENERGÍA
A) Calidad de la energía.
– Se evalúa en función de su capacidad para producir trabajo útil por unidad de masa o volumen.
– La energía de mayor calidad es la más
concentrada (petróleo, carbón, uranio) y la de baja calidad se encontrará dispersa en grandes volúmenes (vientos flojos)
B) Rentabilidad económica.
– Es un factor muy importante. Depende de:
• Accesibilidad.
• Facilidad de explotación. • Transporte.
C) Sistemas energéticos.
– Conjunto de procesos realizados sobre la
energía desde sus fuentes originarias hasta sus usos finales.
• Proceso de captura o extracción de la energía primaria (perforación de un pozo petrolífero). • Proceso de transformación en energía
secundaria (refinería de petróleo).
• Transporte hasta el lugar de utilización (transporte de gasolina).
• Convertidor
. Es un componente del
sistema energético (presa, caldera,
motor…) que permite la transformación
de una forma de energía en otra para
facilitar su transporte o uso.
• Se forma una
cadena de convertidores
por la que circula la energía desde su
fuente de origen hasta su uso final.
• Cada fase del proceso lleva asociadas
D) Rendimiento energético.
– Es la relación entre la energía suministrada al sistema y la que se obtiene de él, expresada en tanto por ciento.
E) Coste energético.
– Coste energético: precio que se paga por utilizar la energía secundaria (recibo luz, coste gasolina).
– Costes ocultos, son los asociados con los
equipos e instalaciones implicados en todo el proceso energético y los impactos
13.3. ENERGÍAS
CONVENCIONALES
• Los combustibles fósiles son las
principales fuentes de energía utilizadas
a nivel mundial.
• Esta situación no se puede sostener en
el tiempo debido a dos factores:
– Agotamiento de las fuentes. – Impactos ambientales.
A. Combustibles fósiles
Recurso: estimación teórica de la
cantidad total que hay en la corteza
terrestre de un determinado
combustible fósil o de un mineral. Es una
cantidad fija.
Reserva: cantidad descubierta de un
• EL 81% de la energía primaria mundial
proviene de los combustibles fósiles.
• Problemas: contaminación, efecto
invernadero, conflictos armados…
• Soluciones:
– Reducción del consumo energético. – Sustitución por fuentes de energía
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, que dio como resultado la formación de carbón, metano y CO2.
• El carbón tienen un alto poder calorífico y es uno de los combustibles más abundantes.
• Es el más contaminante.
• Para su extracción se pueden hacer
explotaciones a cielo abierto (con mayor
impacto ambiental) o minas (mayor coste
económico y social).
• Se generan grande escombreras de
estériles (gran contaminación).
• Su uso principal es en centrales
térmicas para producir electricidad.
• Estrategias para minimizar los impactos
de las centrales térmicas:
– Sustitución del combustible por otro con menos azufre.
– Procesado del combustible para eliminar la mayor cantidad de S.
El petróleo
• Se originó por la muerte masiva del plancton marino, que al sedimentar junto a cienos y arenas formó los barros sapropélicos.
– La materia orgánica se convierte en hidrocarburos. – Los cienos y arenas se transforman en rocas
sedimentarias.
• Debido a su baja densidad el petróleo tiende a aflorar hacia la superficie, pero si hay una
El petróleo transformó Dubai en la década de 1970. Hoy la ciudad tiene el edificio más alto del mundo, gigantescos centros comerciales y unos dos millones de habitantes, que dependen de la desalinización del agua de mar y
El siglo del petróleo
South Belridge, California
Descubierto en 1911, este yacimiento produjo petróleo mientras las ciudades se adaptaban a los coches y las moléculas de hidrocarburos eran transformadasen artículos de plástico, cosméticos y productos farmacéuticos. Actualmente, South Belridge produce 32 millones de barriles al año, cantidad suficiente para cubrirla demanda mundial durante nueve horas. La oferta depetróleo podría desplomarse en
• Se transporta por:
– Oleoductos.
La plataforma petrolífera Deepwater Horizon, valorada en 560 millones de dólares, arde tras el reventón del pozo el 20 de abril. Once operarios murieron a consecuencia de la explosión y el posterior incendio. El 22 de
El petróleo es un líquido oscuro más
ligero que el agua, por lo que en caso de
escape se extiende por las superficies
marinas, produciendo mareas negras, que
impiden la entrada de oxígeno y
• Para poder utilizar el petróleo ha de
pasar por una serie de procesos de
refinado, destilación fraccionada.
• Principales usos:
– Gases licuados (calefacciones y calderas). – Gasolina (automóviles).
– Nafta y queroseno (industria química y combustible para aviones).
– Gasóleos (vehículos diésel y calefacciones). – Fuel (centrales térmicas).
• El principal uso de este combustible es
para transporte.
El gas natural
• Procede, al igual que el resto de
hidrocarburos, de la fermentación de la
materia orgánica acumulada entre los
sedimentos.
• Está compuesto por una mezcla de
hidrógeno, metano, butano, propano y
otros gases.
• Utilización:
– Hogares (calefacción, cocina)
– Centrales térmicas (como sustituto del carbón). Es más eficiente que el carbón y que el petróleo.
– Produce un 65% menos de CO2 que otros
combustibles fósiles, y no emite NOx ni
B. Energía nuclear: fisión
• Algunos aspectos a tener en cuenta:
– Los residuos radiactivos.
– Grandes costes de construcción y mantenimiento. – Frecuentes fallos y paradas de reactores.
– Sobreestimación de la demanda eléctrica. – Accidentes.
• Actualmente se considera como el método más peligroso e inadecuado de producir energía.
• Algunos la proponen como alternativa frente
al cambio climático, ya que no emite CO2, pero
• Al dividirse un núcleo de uranio-235 por el impacto de un neutrón, en dos núcleos más ligeros, se libera energía y neutrones más rápidos, que chocan con nuevos núcleos de uranio. Reacción en cadena.
• Se libera una gran cantidad de energía en muy poco tiempo.
• Para extraer el calor producido por las
reacciones nucleares se produce el
• Además de la posible contaminación
radiactiva, las centrales nucleares
producen impactos al
afectar al microclima
de la zona
, haciéndolo más cálido y húmedo.
• También se afecta a la
temperatura del
agua de los ríos.
• El combustible de extrae a partir de
grandes cantidades de mineral de uranio.
• Unos tres o cuatro años más tarde la
• Las barras se almacenan en piscinas
dentro del mismo reactor.
• Después de transportan a centrales de
reprocesado.
C. Energía hidroeléctrica
• La energía potencial que impulsa el agua en su
camino desde las
montañas al mar puede ser transformada en energía eléctrica
mediante los embalses que permiten almacenar y concentrar dicha
• Es de bajo coste y mínimo
mantenimiento.
• Son más sostenibles las pequeñas
centrales hidroeléctricas
13.4. ENERGÍAS
ALTERNATIVAS
• Algunas son nuevas y otras no tanto, pero todas se caracterizan por:
– Son renovables.
– Tienen un bajo impacto ambiental.
• Para evaluar su posible uso futuro hay que tener en cuenta la disponibilidad actual y el coste económico.
• Faltan infraestructuras necesarias para us uso.
Para entender las energías alternativas
es necesario
proponer un balance sobre las ventajas y desventajas de cada
fuente de energía alternativa y
compararlo con las energías
A. Energías procedentes del Sol
• La principal fuente de energía de nuestro planeta es el Sol.
Sistemas arquitectónicos pasivos
• Una gran parte de la energía consumida
en los hogares se utiliza en calentarlos,
enfriarlos e iluminarlos. Con un diseño
adecuado (que coincide con la
arquitectura tradicional de cada zona)
se puede conseguir un gran ahorro
energético.
Centrales térmicas solares
• Se utiliza el calor procedente del sol
para la producción de electricidad.
• Hay que capturar y concentrar la luz
solar mediante un colector. Luego se
utilizará un fluido para almacenarlo y
posteriormente se convierte en
Para convertir un espacio inutilizado en fuente de energía para 1.300 hogares, los operarios de la compañía Southern California Edison instalan unos 33.000 paneles fotovoltaicos sobre 5,6 hectáreas de tejados de almacenes industriales cerca de Los
Solar Termoeléctrica
En la Nevada Solar One, junto a Las Vegas, el aceite que circula por las filas de reflectores absorbe el calor concentrado del sol y se calienta lo suficiente para
Centrales solares fotovoltaicas
• Se convierte directamente la luz del Sol
en electricidad.
• Se utiliza un material semiconductor,
como el silicio. Su fabricación es cara.
• La energía fotovoltaica genera
Energía Fotovoltaica
Los paneles solares, como éstos instalados en una granja bávara, producen electricidad cuando la luz hace que los átomos de un semiconductor, por lo
general silicio, pierdan electrones. A diferencia de la energía solar
• Inconvenientes: espacio necesario para
su instalación y su impacto visual.
Energía de la biomasa
• Biomasa: es la materia orgánica generada por los seres vivos como consecuencia de su
actividad vital. Tiene almacenada energía solar transformada en energía química a través de la fotosíntesis.
• Es proporcionada por una gran diversidad de productos:
– Forestales (madera, leña) – Agrícolas (paja).
• El transporte de estos residuos es
ineficiente, por lo que es necesario
realizar la transformación energética en
el mismo punto donde se obtiene la
biomasa.
• Será renovable siempre que se replanten
tantos árboles y plantas como se
utilicen.
• Basuras urbanas. Reutilización de la
energía generada en la combustión, para
conseguir calor o vapor de agua o
• La biomasa como fuente de energía
presenta dos modalidades:
– Quemada directamente. Biomasa energética.
Biomasa energética
• Es la forma más tradicional de empleo de la biomasa.
• Es la quema directa de leña para calentarse, calentar agua y cocinar.
• En España se emplea la biomasa para
calefacción y/o agua caliente a partir de
residuos forestales, cáscaras de
almendras, huesos de aceitunas…
Biogás
• Es un combustible gaseoso formado por una
mezcla de metano, CO2 y otros gases en
pequeñas proporciones (Hidrógeno, Nitrógeno…)
• Se obtiene por la fermentación anaerobia de residuos orgánicos biodegradables: ganaderos, lodos de depuradoras, fracción orgánica de las basuras domésticas o industriales.
Biocombustibles
• Son carburantes líquidos que proceden
de la transformación de la biomasa
mediante procesos químicos.
– Bioetanol. Se obtiene por fermentación alcohólica y posterior destilación y
deshidratación de:
• Vegetales ricos en almidón: Cereales (trigo, cebada, maíz, sorgo) y patatas.
• De su procesamiento se obtiene un combustible similar a la gasolina, con la que se puede mezclar tras realizar una adaptación de los motores en los vehículos.
• Biodiésel. Se obtiene a partir de aceites
vegetales: colza, girasol, soja, palma, ricino y jatropha.
Debate social sobre el uso de
biocombustibles
• ¿Alternativa para sustituir al petróleo?
• Problemas.
– Emisiones.
– Excesivo consumo de agua para el riego. – Uso de plaguicidas y pesticidas.
– Gasto de combustible para mover la maquinaria agrícola.
– Gasto de combustible para el transporte de la materia prima a la fábrica.
• Los cultivos alimentarios son sustituidos por cultivos de biocombustible.
– Según la FAO y el BM, esto ha provocado un
incremento de los precios de los alimentos entre un 20 y un 50%.
– La carne en Argentina triplicó su precio tras la sustitución de pastos por cultivos de
biocombustibles.
– Méjico, tortillas de maíz aumentaron de precio a causa de la compra de maíz mejicano por EEUU para fabricar biocombustiles.
• Pérdida de biodiversidad.
– En muchos países del sur se está llevando a cabo una intensa deforestación con la
finalidad de sustituir el bosque tropical autóctono por cultivos de palma aceitera con la que producir biodiesel.
– Uso de transgénicos en monocultivo:
pérdida de biodiversidad y dependencia a
• Propuestas
:
– Acortar las distancias entre cultivo y producción.
– No utilizar biocombustibles destinados a la alimentación humana (biocombustibles de segunda generación 2G).
Energía eólica
• La humanidad lleva siglos utilizando la energía eólica (molinos de viento).
• Actualmente se utilizan los aerogeneradores que la convierten en energía eléctrica.
• No emite ningún tipo de contaminación y sus precios han ido disminuyendo en los últimos años.
• Aspectos negativos:
– Impacto visual. – Muerte de aves.
B. Energías independientes de la
energía solar
• Energía maremotriz.
– Las interacciones del sistema Tierra-Luna-Sol
producen las mareas, de las que se puede obtener energía eléctrica.
– Es una energía limpia y renovable, aunque no es nueva.
– Su funcionamiento es similar al de los embalses
hidroeléctricos. Se construye una presa que cierra una bahía y se aprovecha la energía cinética del
Energía geotérmica
• El calor existente en el interior de la
Tierra es una fuente de energía.
• En zonas volcánicas se puede usar la
energía geotérmica para obtener vapor
de agua y agua caliente.
• En algunos lugares hay fuentes
• En las centrales geotérmicas se
introduce agua fría y recoger vapor de
agua que sale a presión. El vapor mueve
una turbina que hace girar un generador
que transforma la energía cinética en
eléctrica.
• También se puede aprovechar el agua
caliente del proceso para calefacción o
agua caliente en los hogares.
• Es limpia pero no es renovable, la
El hidrógeno como combustible
• El hidrógeno es el gas más abundante en el universo y es muy abundante en la Tierra. • No se encuentra libre, sino combinado en
forma de agua y otras moléculas.
• Es un combustible “eterno” y muy eficiente (produce el triple de energía calorífica que el petróleo).
• Si bien es cierto que no emite CO
2a la
atmósfera. Sin embargo, la mitad del
que se extrae en la actualidad se extrae
del gas natural en un proceso en el que
se libera CO
2. También se puede obtener
a partir de otros combustibles fósiles
(carbón y petróleo) y de la biomasa.
• Por lo tanto su producción implica un
consumo de combustibles fósiles y una
emisión de dióxido de carbono a la
• El mecanismo ideal para su obtención
sería a partir de la electrólisis, que
consiste descomponer el agua en sus dos
componentes. Para realizar este proceso
hay que utilizar electricidad, y si no
procede de fuentes renovables no se
soluciona mucho el problema. Este
método continúa en fase de
investigación.
• El hidrógeno obtenido se puede quemar, pero el subproducto que se genera no es
contaminante, es agua.
Energía de fusión nuclear
• La fusión es la unión de núcleos ligeros
para dar origen a otro más pesado,
liberándose en dicho proceso una
enorme cantidad de energía.
• Para que esta reacción pueda producirse
los núcleos han de estar mucho más
próximos de lo que se encuentran en
13.5. USO EFICIENTE DE LA
ENERGÍA
• Crisis energética de 1973.
• La medida más necesaria es la
disminución en el consumo energético.
• No es necesario disminuir la calidad de
vida para ahorrar energía.
• Cogeneración: producción combinada de
dos formas útiles de energía
• Medidas:
– Aumentar la eficiencia en el sistema eléctrico. – Valoración del coste real de la energía que
consumimos. Valoración del ciclo de vida de los aparatos.
– Valoración de los costes ocultos de la energía. (Contaminación centrales térmicas o nucleares). – Reducción del consumo en los diferentes
sectores.
• 40% transporte. • 32% industria. • 16% hogares.
13.6. RECURSOS MINERALES
• Nuestra sociedad necesita un flujo continuo de materias primas, paralelo al de energía,
entre las que destacan los recursos minerales. • Dependen de la minería: los metales, la piedra,
los ladrillos etc.
• Han sido muy explotados a lo largo de la historia. Muchos han tenido un gran valor estratégico.
En una escena evocadora de épocas bíblicas, las caravanas llegan a las minas de sal del lago Asele, a 116 metros por debajo del nivel del
Unos trabajadores procesan sal en el lago Afrera. La producción se interrumpió temporalmente el año pasado, cuando un volcán
En una planta de extracción del norte de Etiopía, el agua salada es bombeada desde el hipersalado lago Afrera
A. Recursos minerales
metalíferos
• Se emplean en la obtención de metales y energía (uranio).
• La industria actual depende de unos 88 minerales diferentes.
• Sólo se utilizan los que están en la corteza continental.
• Yacimiento: lugar donde se encuentran concentrados los minerales.
• Mina: lugar donde se explota un
determinado mineral.
• Los metales extraídos no se suelen
hallar en estado puro, así que hay que
hacer un proceso para extraer el metal.
• Los restos (escorias) se acumulan en
• La explotación de un determinado mineral
depende de su interés económico.
• Las reservas (cantidad de mineral cuya
explotación se considera económicamente
rentable) de determinados minerales varía
con el paso del tiempo. Según incrementa la
demanda de un metal se incrementa la
explotación del mineral.
• Ej explotación del cobre.
• Actualmente metales como el cobre, el
• Siderurgia: extracción del hierro de los minerales que lo contienen.
– Hierro forjado. – Acero.
El aluminio
• Es un metal muy abundante en la corteza
terrestre, sobre todo constituyendo bauxita.
• Al principio sólo se obtenía en laboratorio, por lo que era muy valorado.
• Ligero, resistente a la corrosión y fácilmente reciclable.
• Impactos ambientales:
– Deforestación y pérdida de biodiversidad debidos a la extracción y el transporte de la bauxita.
(Australia, Sierra Leona, Brasil, Indonesia e India). – Aumento de las diferencias Norte-Sur. El metal se
procesa en el Norte y se comercializa allí, mientras que el Sur es el que aporta la materia prima.
– La obtención del aluminio por electrólisis es el
La minería
• Causa graves impactos ambientales,
principalmente la que se produce a cielo
abierto. Se remueven inmensos
volúmenes de tierras y, una vez
abandonados, los terrenos quedan en una
degradación total.
Mover montañas
Kayford Mountain, Virginia Occidental
Las compañías petroleras perforan cada vez más profundamente en busca de petróleo en aguas marinas, y las mineras extraen todo el carbón de los Apalaches, que genera la mitad de la electricidad de Estados Unidos. Esta
colina desapareció en un día. Unas 470 cimas lo han hecho desde los años ochenta, y sus residuos han cegado los ríos. La minería por desmonte sólo
B. Recursos minerales no
metalíferos
• Minerales utilizados como combustible
fósil.
• Minerales usados como fertilizantes.
– Fósforo, nitrógeno y potasio.
• Rocas empleadas en la construcción.
– Tienen el mayor volumen y peso de todos los recursos minerales.
• Los más significativos.
– Bloques de piedra. (Canteras)
– Rocalla. Roca triturada (carreteras, hormigón…)
– Arena y grava.
– Cemento (mezcla de caliza y arcilla) – Hormigón.
– Yeso.
