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Dinamicageosfera 2

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  • 1. DINÁMICA DE LA GEOSFERA Y RIESGOS GEOLÓGICOS 2ª parte: Recursos energéticos y minerales de la geosfera
  • 2. Índice de la presentación: • Recursos energéticos de la geosfera • El carbón • Formación y tipos Explotación Impacto ambiental • Minas a cielo abierto • Minas subterráneas Usos del carbón • • • Características y formación Yacimientos, extracción y refinado Ventajas e inconvenientes: Impacto ambiental • • energía de fisión energía de fusión • Ventajas e inconvenientes • • • • • • • Eduardo Gómez El petróleo El gas natural Energía nuclear Energía geotérmica
  • 3. Recursos energéticos: El carbón El carbón es consecuencia de la acumulación de restos vegetales en una cuenca sedimentaria (pantanos, lagunas, deltas…) que son transformados por bacterias anaerobias (fermentaciones) en carbón, CH4, y CO2. A medida que se desprenden los gases, se enriquece el carbón, que va quedando enterrado bajo capas de tierra. Eduardo Gómez
  • 4. Eduardo Gómez
  • 5. Tipos de carbón Según el origen Húmicos: Restos vegetales leñosos estratificados con rocas detríticas Sapropélicos: Restos vegetales no leñosos (algas, hongos, esporas…) y no estratificados Turba: menos del 60% de carbono. Muchas impurezas, bajo poder calorífico. Según la cantidad de carbono Lignito: entre un 60 y un 75 % de carbono. Aspecto leñoso. Hulla: Tiene entre un 75 y un 90% de carbono. Procede de grandes bosques de helechos. Antracita: Contiene hasta un 95% de carbono. El carbón con mayor poder calorífico. Arde con difucultad. Se metamorfiza a grafito. Eduardo Gómez
  • 6. Tipos de carbón Turba Lignito Hulla o bitumen Mayor poder calorífico Menor humedad Menor cantidad de materia volátil Antracita Eduardo Gómez
  • 7. Grandes bosques que cubrían la tierra hace 300 millones de años La vegetación muere y se forma la turba La turba se comprime entre capas de sedimentos y forma el lignito Aumenta la presión y se forma la hulla o carbón bituminoso Si sigue aumentando la presión se puede llegar a formar antracita Eduardo Gómez
  • 8. Eduardo Gómez
  • 9. Explotación del carbón Eduardo Gómez
  • 10. Explotación del carbón Según la profundidad del yacimiento Minas subterráneas Gran coste económico y social Eduardo Gómez Enormes escombreras de estériles Minas a cielo abierto Gran impacto ambiental y paisajístico
  • 11. Impacto ambiental La extracción de carbón origina grandes cambios geomorfológicos (paisaje) y ambientales. Si la extracción es a cielo abierto: • • • • • Grandes agujeros abandonados Escombreras Nubes de polvo Contaminación de aguas subterráneas y superficiales Contaminación acústica (máquinas y voladuras) Y muchos otros impactos mas….. Eduardo Gómez
  • 12. Eduardo Gómez
  • 13. COMPONENTE Atmósfera IMPACTO Emisiones de partículas fugitivas y gases, Modificación del clima Contaminación físico-química, biológica y con materia orgánica Agua Obstrucción de cauces naturales, aporte de sedimentos Variación de niveles freáticos Incremento de aguas de escorrentía Cambios en propiedades físico químicas Suelo Activación de procesos erosivos, perdida de capas orgánicas e inorgánicas Cambios en el uso del suelo Movimientos del macizo rocoso (botadero) Vegetación Fauna Acuática y Terrestre Tala arbórea, reducción de cobertura vegetal Alteración de hábitats, migración de especies Afectación de comunidades Artificialización del entorno Paisaje Contrastes visuales Disposición inadecuada de materiales Crear expectativas de demandas de servicios Población Cambios de costumbres y sistemas productivos Cambios de actividad económica Procesos de migración Infraestructura y Bienestar Social Eduardo Gómez Aumento de riesgos contra la salud, Deterioro de las condiciones ergonómicas, Incremento del nivel de empleoAumento de los ingresosDemanda de viviendaDemanda de centros de saludDemanda de escuelasAumento de riesgos de accidentalidadDemanda de equipos de seguridad y salvamento mineroDeterioro de la infraestructura. Demanda de servicios públicos
  • 14. En la actualidad , en los países desarrollados, las compañías mineras están obligadas a dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo. Entre las operaciones que se hacen de restauración destacan: • • • • • • • • • • • • Rellenado de los agujeros Reforestación de la zona, preferentemente con especies de la zona Integración de la zona en el paisaje. Desmantelamiento de edificaciones y estructuras residuales. Tratamiento y gestión de residuos Remodelación topográfica Estabilización de superficies, control de erosión y acondicionamiento de drenajes Descompactación y preparación de suelos Aportación de suelo / Tierra vegetal Enmiendas y abonados Eliminación de vegetación inadecuada (plantas invasoras y exóticas) Revegetación / Reforestación Mejoras del hábitat para la fauna Eduardo Gómez
  • 15. 1: Hueco inicial. 2: Escombrera exterior. 3: Zona restaurada. 4: Cavidad intermedia (mina Emma). 5: Puertollano. 6: Complejo Petroquímico REPSOL-YPF. Eduardo Gómez
  • 16. Aporte de suelo nuevo y retirada del viejo Restauración de escombrera Medidas de restauración Preparado del suelo Reforestación Eduardo Gómez
  • 17. En cualquier caso, las minas a cielo abierto alteran de tal forma el entorno natural que no es posible recuperar por completo el entorno, ni siquiera con la reintroducción de las especies originales. En la actualidad se habla más bien de medidas compensatorias para rehabilitar la zona afectada, ofreciendo las condiciones que permitan albergar un nuevo hábitat. Ninguna de estas tareas resultará efectiva a medio-largo plazo si no hay un seguimiento estricto del proceso. Eduardo Gómez
  • 18. Si la extracción es en minas subterráneas. • • • • • • Tiene un mayor coste económico y social Pilas de escombros de estériles Enfermedades (silicosis) Explosiones de grisú Contaminación de aguas La restauración es algo más sencilla Eduardo Gómez
  • 19. Utilización del carbón El principal uso del carbón es como combustible en las centrales térmicas. Los principales impactos que se originan al quemarlo son: • • • • • Nubes de cenizas y gases Sustancias tóxicas (metales pesados) Formación de lluvia ácida Incremento de gases de efecto invernadero Alteraciones del microclima local La legislación actual también obliga a las centrales a controlar sus emisiones. El lavado y machacado previo del carbón ayuda a reducir las emisiones de compuestos de azufre. Eduardo Gómez
  • 20. Impacto medioambiental de centrales térmicas de carbón  Emisión de gases EMISIONES DE: •SOx (óxidos de azufre) COMBUSTIÓN DE CARBÓN •NOx (óxidos de nitrógeno •Metano •CO2 (dióxido de carbono LLUVIA ÁCIDA EFECTO INVERNADERO •Partículas sólidas  Emisión térmica: (en sistemas de refrigeración en circuito abierto) Emisión de calor al mar Vapor de agua
  • 21. El petróleo Se empieza a extraer de forma industrial a partir de 1859 y supuso un gran avance para distintos tipos de industrias, como la energética y automóvil. Eduardo Gómez
  • 22. Características El petróleo se forma por la acumulación de grandes cantidades de plancton que muere debido a cambios ambientales (cambio de salinidad, enturbiamiento del agua, cambio de temperatura, etc.). Estos restos de materia orgánica pueden quedar enterrados por arenas y arcillas formando fangos en los que se desarrollan bacterias anaerobias que descomponen los restos orgánicos, eliminando el N y O y quedando un residuo enriquecido en C y H. El resultado de las fermentaciones es la formación de un fango rico en materia orgánica descompuesta, negro y de mal olor, que se denomina sapropel. El enterramiento de estos barros provoca un incremento de temperatura y una creciente maduración de los restos orgánicos. Eduardo Gómez
  • 23. Formación del petróleo Eduardo Gómez
  • 24. Eduardo Gómez
  • 25. Yacimientos de petróleo Los yacimientos de petróleo son grandes masas rocosas con sus poros y fisuras inundados con este material (normalmente con metano por encima y agua salada por debajo). Normalmente la roca almacén no corresponde al lugar o roca madre en la que se generó el petróleo, ya que, debido a su menor densidad, su estado fluido y la presión a la que está sometido, se produce su migración desde dicha roca hasta la que actúa como almacén. La migración del petróleo se ve detenida en los casos en los que se encuentra una “pantalla” impermeable. Eduardo Gómez
  • 26. Eduardo Gómez
  • 27. Extracción del petróleo Hay varias fases: Localización del petróleo • Estudios geológicos • Anomalías gravimétricas • Sondeos Extracción • Perforación y bombeo • Ascenso natural • Ascenso por la presión del gas o por inyección de fluidos Transporte • Oleoductos • Petroleros Eduardo Gómez
  • 28. Refinado del crudo El crudo (petróleo extraído sin tratar) no sirve para nada, debe ser refinado antes de utilizarse. Los procesos de refinado se denominan destilación fraccionada. Consisten en un progresivo aumento de temperatura , con lo que se consigue separar las distintas fracciones según su punto de ebullición: 1. primero los gases (metano, etano, butano, …) 2. después los líquidos (gasolina, nafta, queroseno, …) 3. finalmente depositados los sólidos (alquitrán, betún, …) • El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto que de él se pueden obtener por encima de los 2.000 productos. Eduardo Gómez
  • 29. Eduardo Gómez
  • 30. Composición típica de un litro de crudo después del proceso de refinado.
  • 31. Ventajas del petróleo 1. Poder calorífico alto (88% del consumo energético mundial) 2. No produce depósitos sólidos (cenizas…) 3. Barato 4. Extracción localizada 5. Industria petroquímica: Importante y fuente de muchos productos: • Abonos • Fibras sintéticas • Plásticos Eduardo Gómez
  • 32. Problemática ambiental del petróleo Derivada del transporte Impacto paisajístico producido por los oleoductos Riesgo de fugas en oleoductos Riesgo de accidentes de petroleros que provocan mareas negras Contaminación debida a la limpieza de los tanques de los petroleros Derivada del uso El proceso de refinado genera contaminantes atmosféricos y residuos tóxicos. La combustión genera CO2 y óxidos de nitrógeno y azufre
  • 33. Inconvenientes – Impacto ambiental Riesgo de catástrofes: • • • Incendios Vertidos Mareas negras Eduardo Gómez
  • 34. Inconvenientes – Impacto ambiental Contenido en azufre • • • Liberación SO2 Lluvia ácida Humos de combustión Eduardo Gómez
  • 35. Inconvenientes – Impacto ambiental Combustión: • • Liberación CO2 Efecto invernadero Uso de la gasolina: • • • • Óxidos de Nitrógeno PAN Sustancias cancerígenas Metales pesados Dependencia excesiva Agotamiento (aproximadamente 80 años) Calentamiento del agua de refrigeración y alteración de ecosistemas Eduardo Gómez
  • 36. Gas natural El GAS es un combustible de origen fósil que se encuentra en el subsuelo y procede de la descomposición de materia orgánica atrapada entre estratos rocosos. Los principales son: a) Gas de hulla, obtenido por destilación del carbón, propiedades similares al gas natural. b) Gas natural, extraído de yacimientos subterráneos, es una mezcla de hidrocarburos principalmente metano (CH4) . c) Propano y butano, obtenidos por destilación del petróleo, llamados gases embotellados, se almacenan en bombonas o tanques metálicos. Eduardo Gómez
  • 37. Gas natural Procede de la fermentación de materia orgánica. Es una mezcla de H2, CH4, butano, propano y otros gases en proporciones variables. Inicialmente no se utilizaba, se consideraba un residuo que se quemaba en la extracción del petróleo. Hoy en día está cobrando más importancia debido a su poder calorífico mayor que el petróleo Su extracción es sencilla, fluye por la propia presión El transporte y almacenamiento necesita una licuefacción previa.:   Eduardo Gómez Mediante tuberías de acero (gasoductos) Por mar en buques metaneros, para ello se licúa a -160 ºC para reducir 600 veces su volumen.
  • 38. Eduardo Gómez
  • 39. Ventajas 1. Poder calorífico alto. 2. Regulable. 3. No produce humos 4. Transporte sencillo y de bajo riesgo 5. Produce un 65% menos de CO2 que otros combustibles fósiles 6. No genera NOx ni SO2 (un poco), por lo tanto no produce lluvia ácida Eduardo Gómez
  • 40. Inconvenientes 1. 2. 3. 4. Riesgo de explosiones Escapes de metano (efecto invernadero más grave que el CO2 El transporte en barcos puede ser peligroso Accidentes domésticos. Eduardo Gómez
  • 41. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 42. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 43. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 44. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 45. Energía nuclear La energía nuclear es la acumulada en el núcleo de distintos elementos que se liberan en reacciones de fisión o fusión. Eduardo Gómez
  • 46. Eduardo Gómez
  • 47. Fisión nuclear Al bombardear núcleos pesados con neutrones, el núcleo se divide en elementos más ligeros, más neutrones y una gran cantidad de energía. Como los neutrones pueden chocar a su vez con otros núcleos pesados se desencadena una reacción en cadena, en la que el principal problema era controlar la energía liberada Inicialmente, todos los estudios e investigaciones están encaminados a la fabricación de bombas nucleares. La utilización con fines no militares se inicia en la década de los años 40 y conducen a la fabricación de los reactores nucleares para la obtención de energía eléctrica. Eduardo Gómez
  • 48. Eduardo Gómez
  • 49. Ventajas La energía nuclear tiene numerosos defensores, que señalan como principales ventajas: 1. Cantidades enormes de energía 2. No explota como las bombas atómicas (distintos materiales: uranio vs. Plutonio) 3. Medidas de seguridad altas 4. Coste económico bajo 5. No genera gases de efecto invernadero Eduardo Gómez
  • 50. Inconvenientes También tiene numerosos detractores, que señalan como principales desventajas: 1. Los posibles fallos de los sistemas de seguridad (accidentes nucleares como Chernóbil o Fukuhima) 2. Residuos radiactivos. Efectos nocivos de la radiación sobre los seres vivos 3. Contaminación térmica 4. Posibilidad de usos militares 5. Vida útil limitada de las centrales Eduardo Gómez
  • 51. Impacto ambiental 1. Alteración de ecosistemas cercanos a las centrales por variaciones microclimáticas: calentamiento del agua (refrigeración) y aumento de vapor de agua atmosférico. 2. Los residuos radiactivos permanecen activos mas de 10.000 años 3. Los costes de construcción y mantenimiento son altísimos 4. No es una energía renovable. Por estas razones, a pesar del auge inicial, se han parado muchos proyectos para la construcción de centrales nucleares, aunque todavía supone un importante porcentaje de la energía obtenida en el mundo desarrollado. Eduardo Gómez
  • 52. Eduardo Gómez
  • 53. Eduardo Gómez
  • 54. Fusión nuclear • Se puede obtener hasta 4 veces más energía que con la fisión. • Es la energía que tiene lugar en el sol. • Se fusionan isótopos de hidrógeno y se obtiene helio y energía. • Inicialmente hay que aportar mucha energía para iniciar la reacción, pero luego se recupera Eduardo Gómez
  • 55. Ventajas de la fusión nuclear Es todavía una fuente de energía teórica, pero presenta muchas ventajas frente a la fisión: • Más energía obtenida • Menos contaminación • No hay radiactividad • Materia prima abundante y barata Eduardo Gómez
  • 56. Inconvenientes de la fusión nuclear • Dificultad del desarrollo tecnológico necesario, con unos altísimos costes. • Está en fase de investigación y desarrollo. • Aún no se ha establecido la posible peligrosidad de sus residuos Eduardo Gómez
  • 57. Energía geotérmica • Aprovecha el calor interno de la Tierra. • Tiene un elevado potencial (40 millones de veces más energía que el gas y el petróleo), pero es difícil de aprovechar. Eduardo Gómez
  • 58. Eduardo Gómez
  • 59. Ventajas • Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior. • Residuos mínimos y con menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón... Tampoco genera ruidos exteriores • Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético . • Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados. • No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales. • El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de tanques de almacenamiento de combustibles. Eduardo Gómez
  • 60. Inconvenientes • • • • • • • En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc. No está disponible más que en determinados lugares. No se puede transportar (como energía primaria). Contaminación térmica. Deterioro del paisaje. Eduardo Gómez
  • 61. Recursos geológicos  Recursos minerales o Minerales energéticos o Minerales no energéticos  Minerales metálicos  Minerales no metálicos  Rocas industriales: Tipos y características  Fertilizantes o Impactos ambientales de la minería Eduardo Gómez
  • 62. Recursos geológicos • • • Los recursos minerales son recursos naturales no renovables que obtenemos de la geosfera. Han sido continuamente explotados a lo largo de la historia como fuente de materias primas. En los últimos tiempos han evolucionado las técnicas de explotación y también el impacto causado por las diferentes técnicas mineras. Eduardo Gómez
  • 63. Eduardo Gómez
  • 64. Recursos minerales • • • Existen mas de 2000 minerales conocidos, por sólo unos 90 tienen interés industrial y comercial. Se extraen en lugares donde la concentración es elevada: Yacimientos Si la concentración del mineral compensa los costes de explotación, el yacimiento será rentable. Eduardo Gómez
  • 65. Después de sacar el mineral (minas a cielo abierto o subterráneas) el mineral es tratado para separar la mena de la ganga. Mena del mineral: parte metálica y de interés del mineral. Ganga del mineral: Material sin interés. Se amontona en escombreras de residuos o escorias Eduardo Gómez
  • 66. Menas metálicas de interés Eduardo Gómez
  • 67. Recursos no metálicos 1. Rocas industriales 2. Fertilizantes 3. Energéticos (ya vistos en este tema) Eduardo Gómez
  • 68. Rocas industriales Se usan en procesos industriales de forma directa o tras un proceso de preparación. Existen cinco grupos según el Instituto Tecnológico Geominero. 1. 2. 3. 4. 5. ARIDOS CONGLOMERANTES ROCAS DE CONSTRUCCIÓN VIDRIOS PRODUCTOS CERÁMICOS Cantera de granito Eduardo Gómez
  • 69. ÁRIDOS Se extraen y se usan de forma directa. Como mucho se trituran, lavan y clasifican por tamaños El uso principal es como componente del hormigón. Son el grupo de rocas industriales que mayor volumen y peso supone de todos los recursos minerales. Esto implica procesos de transporte muy caros. Se distinguen dentro de este grupo: • • Rocalla Gravas Eduardo Gómez
  • 70. Rocalla: Es cualquier tipo de roca triturada para el firme de carreteras y vías de ferrocarril Gravas: Se extrae de graveras, donde se acumula de forma natural. Se explota en la cercanía al lugar de uso (ciudades…) debido al coste del transporte, lo que supone importantes impactos ambientales. Eduardo Gómez
  • 71. Impactos de la gravera El agua se usa para lavar las gravas. Aumento de la turbidez Materiales de Polvo, ruidos, aumento de tráfico pesado arrastre Impacto en laVertidosfauna flora y de aceites de maquinaria RIO Gravera Posible transformación en vertedero incontrolado Contaminación de aguas subterráneas y ríos cercanos Aumento de evaporación de agua Descenso del nivel freático Eduardo Gómez Montones de arenas y gravas Perdida de suelo y cubierta vegetal Impacto visual
  • 72. Conglomerantes Materiales que contienen áridos en polvo. Se mezclan con agua para formar pastas que en contacto con el aire endurecen. Tipos de conglomerantes Arcilla: Se puede volver plástica (pierde adherencia y resistencia). Es uno de los materiales de construcción conocidos desde tiempos antiguos. Cal: Procede de la roca caliza tratada a altas temperaturas. No pierde sus propiedades con el agua Yeso: Se extrae directamente de las canteras. Se calcina y se mezcla con agua para su uso como argamasa. Cemento: Mezcla de caliza y arcilla (3:1), cocido a más de 1400ºC para que pierda el agua y el CO2 y luego se tritura. Eduardo Gómez
  • 73. ARCILLA CAL VIVA CEMENTERA YESO Eduardo Gómez
  • 74. Rocas de construcción Bloques de piedra extraídas de canteras próximas al lugar de construcción (por costes del transporte). Pueden pulirse en caso de materiales ornamentales como mármoles, granitos o travertinos. La arcilla, yeso y cemento también pueden considerarse rocas de construcción. Cantera de mármol Cantera de granito Eduardo Gómez
  • 75. Vidrios Se obtienen derritiendo arena de cuarzo (sílice) a mas de 1700ºC con sosa y cal, y luego se deja enfriar rápidamente Productos cerámicos La base de estos productos es la arcilla. Se moldea en húmedo y se endurece en la cocción. Los distintos cerámicos dependen de los aditivos utilizados durante la cocción. Eduardo Gómez
  • 76. Fertilizantes Otro uso importante de las rocas es para la fabricación de fertilizantes. Principalmente se usan rocas sedimentarias que contengan P (rocas de sedimentos marinos), N, K (de sales marinas) y S (se extrae de rocas magmáticas). Eduardo Gómez
  • 77. Impacto ambiental de la minería Impactos en la atmosfera: a) Contaminación por partículas sólidas (polvo) y gases. En menor medida, emisiones de la maquinaria empleada en la mina. b) Contaminación acústica (maquinaria y voladuras) Eduardo Gómez
  • 78. Mina de cobre de Chuquicamata Eduardo Gómez
  • 79. Impactos en las aguas a) Contaminación de aguas superficiales por escorrentía. b) Arrastre de partículas sólidas, elementos metálicos. c) Contaminación de acuíferos por aceites, hidrocarburos… o productos del lavado de las escombreras Eduardo Gómez
  • 80. Escombreras de una mina abandonada en Teruel Eduardo Gómez
  • 81. Impactos en el suelo: a) Ocupación irreversible b) Modificación del uso del suelo c) Aumento de la erosión Eduardo Gómez
  • 82. Impactos en la flora y en la fauna: a) Eliminación del suelo que supone eliminación de la flora y por tanto también de la fauna. b) El polvo de la mina sobre las hojas provoca disminución de la fotosíntesis y muerte de plantas. c) La creación de carreteras para la maquinaria y transporte del mineral. Puede suponer un importante efecto barrera. d) Los ruidos pueden suponer alteraciones de las costumbres de los animales, aumento de estrés, disminuye la reproducción… Eduardo Gómez
  • 83. Impacto sobre el paisaje y la geomorfología • • • Eduardo Gómez Cambios globales del paisaje Escombreras Inestabilidad de laderas (peligro de derrumbamientos)
  • 84. Eduardo Gómez
  • 85. Impacto sobre el medioambiente sociocultural • • • • • • Alteración de zonas de interés cultural Aumento de tráfico Riesgo de accidentes Afecta a la calidad de vida (aumento de las enfermedades nerviosas y respiratorias en las proximidades de las minas) Cambios demográficos (primero aumenta durante la explotación y luego disminuye cuando se abandona la mina) Oscilación de sueldos y poder adquisitivo Eduardo Gómez