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Las necesidades minerales y energéticas
 

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    Las necesidades minerales y energéticas Las necesidades minerales y energéticas Presentation Transcript

    • TEMA 8: Las necesidades minerales y energéticas
    • 1. RECURSOS MINERALES
      • Los “ recursos minerales ” son recursos naturales no renovables que obtenemos de la geosfera. Constituyen una importante fuente de materias primas, indispensables en la sociedad en la que vivimos
      • Estos recursos serán explotan siempre que sea un recurso rentable, en función de la relación entre los beneficios obtenidos por las ventas del recurso y los gastos que conlleva la ejecución del proyecto: minerales y rocas económico
      • Recursos renovables : forman parte de un flujo natural rápido y pueden ser regenerados en un plazo adecuado a las actividades humanas
      • Recursos no renovable : están en la Tierra en cantidades fijas o no pueden regenerarse a la velocidad a la que son consumidas; pueden incluso agotarse definitivamente
      • IMPACTOS PRODUCIDOS POR LA MINERIA
      • La explotación minera ha descendido notablemente debido a la introducción de materias primas más fácilmente extraíbles y más rentables (PVC, petróleo y carbón desulfurados, aluminio y fibras ópticas)
      • Se han abandonado muchas minas, sobretodo subterráneas
      • Actualmente casi todas son a cielo abierto (Ej: explotación de áridos donde se necesita de máquinas capaces de mover inmensos volúmenes de roca)
      • Las compañías mineras están obligadas a realizar: evaluación de impacto ambiental (valorar la viabilidad del proyecto); un plan de explotación (para ocasionar el menor daño posible )y un plan de restauración (una vez que la explotación se abandone, el entorno se recupere)
      • Un comercio injusto : a menudo se compran metales o carbón en países menos desarrollados a un precio más barato (por la mano de obra, leyes menos estrictas con el deterioro ambiental), y a partir de ello se elaboran productos vendidos a precios muy altos a estos mismo países, ya que carecen de infraestructura y tecnología necesaria para manipularlos.
      • “ Minas a cielo abierto”
      • “ Minas subterráneas”
      • IMPACTOS PRODUCIDOS POR LA MINERIA
      • IMPACTOS SOBRE LA ATMÓSFERA
      • Incremento del ruido, existencia de polvo en suspensión y emisión de gases
      • IMPACTOS SOBRE LAS AGUAS
      • Aguas superficiales: vertidos de aceite, disminución de los caudales de los ríos próximos (explotaciones de áridos, se utiliza para lavar el material extraído), aumento de la carga del río
      • Plataformas petrolíferas: vertidos de crudo
      • Aguas subterráneas: pérdida de la capacidad de autodepuración del acuífero al disminuir la zona no saturada, que actúa como barrera ante la contaminación, cambio en el flujo subterráneo y en los parámetros hidraúlicos
      • Si la gravera sobrepasa el nivel freático, se originan “ lagunas de gravera ”, pudiendo provocar la pérdida de recurso hídrico o la eutrofización de las aguas
      • IMPACTOS SOBRE EL SUELO
      • Pérdida de la capacidad productiva y la contaminación edáfica por vertidos directos o lavados de estériles
      • IMPACTOS SOBRE LA FLORA Y LA FAUNA
      • Flora: pérdida de suelo y de vegetación en el área de explotación, alteración crecimiento de las plantas por acumulación de polvo
      • Fauna: Aves pueden abandonar el lugar de cría por el ruido
      • Extracciones petrolíferas, afecta a todo el ecosistema marino
      • Contaminación procedentes de lavado de escombreras, afecta a la fauna piscícola
      • IMPACTOS EN EL PAISAJE
      • Modificación de la morfología del terreno y la acumulación de escombreras: IMPACTO VISUAL
      • IMPACTOS SOBRE EL PATRIMONIO CULTURAL
      • Sobretodo si afecta a restos arqueológicos y paleontológicos
      • IMPACTOS SOBRE EL MEDIO HUMANO
      • Debido principalmente a cambios en el uso del suelo
      • Aumento del número de puestos de trabajo: IMPACTO POSITIVO
      • “ EL DESASTRE ECOLÓGICO DE DOÑANA ”
      • “ Desastre ambiental en Aznalcóllar”
      • MEDIDAS CORRECTORAS
      • Retirada y tratamiento del suelo: riego, abono, aireación, evitando que compacte o se erosione
      • Relleno de hueco con estériles procedentes de las escombreras o escombros, los materiales no pueden estar contaminados y deben tener los mismos parámetros hidraúlicos (permeabilidad, porosidad).
      • Si esto no es posible es necesario realizar la “estabilización de taludes” evitando así la creación de fuertes pendientes y los riesgos de erosión
      • Reforestación con especies autóctonas
      • Para reducir el impacto visual y la alteración del paisaje, se debe realizar un diseño previo de la explotación, ocultando la mina, gravera..
      • También se puede colocar pantallas de protección acústica y/o visual
      • Medidas preventivas : programar explosiones en épocas que no coincida con la anidación, recoger aceites usados, regar pistas de acceso para limitar la emisión de polvo, …
    • 2. FUENTES DE ENERGÍA CONVENCIONALES
      • Dependencia de las fuentes de energía no renovables muy alta : el 75 de la energía que consumimos provienes de los combustibles fósiles y el 25% el resto (nuclear, biomasa* , hidroeléctrica * ,)
      • Dependencia sobre en países desarrollados
      • * Únicas renovables
      • Solución : energías renovables , disminuye la dependencia energética y la contaminación
      • Aportan la mayor parte de la energía que consumimos debido a su alto poder calorífico (por los carbonos e hidrocarburos que contiene)
      • Combustibles no renovables
      • Combustión genera contaminantes : CO 2 , óxidos de azufre y de nitrógeno, hidrocarburos, partículas sólicas, CO
      COMBUSTIBLES FÓSILES
      • “ Consumo energético mundial”
      • “ Distribución del gasto energético mundial”
      • “ Gasto energético en el hogar”
      • Roca orgánica sedimentaria que resulta de la transformación por parte de la acción de bacterias anaerobias de restos vegetales acumulados en el fondo de los pantanos, lagunas o deltas fluviales
      • Las bacterias transforman las moléculas orgánicas (lignina y celulosa) enriqueciéndolas en C ( carbonatación ) y otros productos, CO 2 , CH 4 y S. Para ello es necesario un rápido enterramiento, que evite la alteración aerobia de los restos vegetales (por ello los estratos de carbón aparecen intercalados entre capas de otra naturaleza, formando “ciclotemas”
      • Dependiendo del grado de carbonatación, tenemos distintos tipos de carbones, en función del contenido de C tendrá mayor poder calorífico: turbas , lignitos , hullas , antracitas , grafito (carbono puro)
      • TIPOS DE EXPLOTACIÓN
      • Cielo abierto: más económicas pero mayor impacto
      • Explotaciones subterráneas: cuando el yacimiento se encuentra a mayor profundidad, aumenta costes y riesgos laborales, así la posibilidad de enfermedades
      CARBÓN
      • APROVECHAMIENTO DEL CARBÓN
      • Combustión directa: para obtener calor en altos hornos y centrales térmicas
      • Destilación: (hulla) obtención de hidrocarburos, amoniaco, aceites de alquitrán, brea, coque (carbón muy puro, de gran poder calorífico, arde sin emitir llama ni humo, para plantas siderúrgicas)
      • YACIMIENTOS DE CARBÓN
      • Se extienden por todo el planeta, los terrenos sedimentarios tienen una amplia presencia en todos los continentes y la vegetación que los forma es muy abundante
      • España: Asturias, norte de León, Palencia
      • RESERVAS DE CABÓN
      • El doble que las de petróleo y gas natural juntas
      • Aunque el consumo de carbón ha descendido reemplazado por el petróleo, es posible que vuelva a resurgir, si se minemizan los impactos de su explotación
      • “ Reservas de carbón en el mundo”
      • “ Explotación del Carbón en España”
      • Líquido oleaginoso, menos denso que el agua, de color oscuro y olor característico.
      • Constituido por:
      • Líquidos: benceno, octanos, ectanos,..
      • Gases: metano, acetileno y butano (almacenados en el suelo a alta presión: GAS NATURAL)
      • Sólidos: asfaltos, betunes disueltos
      • Y oxígeno, azufre, nitrógeno, diversos compuestos orgánicos y elementos trazas
      • Origen orgánico : a partir de la muerte masiva de plancton marino por cambios bruscos de Tª y salinidad
      • La materia se enriquece en C e Hen un ambiente pobre en O y N ( bacterias anaerobias )
      • El sedimento se transforma a roca sedimentaria: roca madre
      • Al aumentar la presión, los HC (móviles y menos densos) migran por superficies permeables (fisuras y planos de estratificación de areniscas y calizas) hasta regiones de menor presión: roca almacén
      • La migración se detiene al encontrar rocas de menor permeabilidad, por estructuras tectónicas, por diapiros salinos,.. : trampas petrolíferas
      PETRÓLEO
      • “ Trampas petrolíferas”
      • EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO
      • Mediante pozos, perforando el suelo
      • La mayoría en el mar, en la plataforma continental (mediante plataformas flotantes)
      • El petróleo se transporta mediante barcos o oleoductos
      • Los accidentes: graves consecuencias ambientales
      • APROVECHAMIENTO DEL PETRÓLEO
      • Refinado: operaciones de tratamiento y transformación del petróleo crudo
      • Destilación fraccionada continua:
      • se calienta el petróleo a 370º: la mayor parte se transforma en vapor
      • torre de fraccionamiento: los vapores se enfrían, se condensa cada uno por separado en función de la Tª de licuefacción
      • proporciona los productos que están en el crudo no aptos para la comercialización
      • Técnicas de conversión (elaboración de las materias necesarias en el mercado)
      • Craqueo: gasolinas y gase
      • Polimerización: unión de varias moléculas (polietileno)
      • Subproductos:
      • Gases licuados (metano, etano, propano,..): combustibles doméstico en calderas, calefac.
      • Gasolinas : combustibles automóviles
      • Nafta y queroseno : industrias química y combustibles de aviones
      • Gasóleo : vehículos diesel
      • Fuel : centrales térmicas para la generación de electricidad
      • YACIMIENTO DE PETRÓLEO
      • Oriente medio, Estado Unidos y Rusia (70%) “ Producción y consumo de petróleo ”
      • RESERVAS DE PETRÓLEO
      • Difícil estimación
      • Hay reservas que restan por
      • descubrir, pero son inferiores
      • a las conocidas
      • “ Reservas de petróleo ”
      • “ Petróleo en el ártico”
      • http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/international/newsid_6938000/6938951.stm
      • Mezcla de gases ( METANO, ETANO, BUTANO Y PROPANO, nitrógeno, CO 2 , H 2 S) combustibles en el subsuelo (a veces asociados al petróleo líquido)
      • La formación de gas natural es paralela a la formación del petróleo
      • Su uso es posterior al de petróleo( antes se quemaba como un residuo)
      • Se empezó a explotar al buscar nuevas fuentes de energía
      • Explotación sencilla y económica: se encuentra a altas presiones y sale por sí sólo
      • Se transporta por gasoductos o licuado en barco
      • APROVECHAMIENTO DEL GAS NATURAL
      • Combustible : alto poder calorífico, con una combustión más limpia, no contiene contaminante sulfurados y contiene menos CO 2
      • Se utiliza en los hogares, industria y en las céntrales térmicas
      • “ Centrales de gas de ciclo combinado”: dos tipos de turbina, se reduce la emisión de CO2
      • Materia prima : fabricación de amoniaco (abonos nitrogenados) y metanol (plásticos, pinturas, barnices,..)
      GAS NATURAL
      • YACIMIENTO DE GAS NATURAL
      • Muy distribuida
      • Países productores de petróleo y otros sólo de gas natural (Argelia, Holanda)
      • RESERVAS Y RECURSOS
      • Gracias a las nuevas técnicas, continuamente se están descubriendo nuevos yacimientos
      • Aumentan continuamente las reservas y convierten este combustible en una de las energías con más demanda
      • Seguramente queden yacimientos por descubrir
      • Energía liberada entre la reacción entre núcleos de radioisótopos
      • E= m * C 2: la diferencia de masas existente entre los núcleos atómicos y la suma de las masas de los protones y neutrones que lo constituyen, en debido a la cantidad de energía empleada en la constitución de los núcleos; al liberarse las partículas de los núcleos atómicos, también se libera la energía
      • Procesos nucleares para la liberación de energía
      • FISIÓN NUCLEAR : al bombardear con neutrones un núcleo pesado, se descompone en dos y libera E. (Ec, rayos gamma y partículas beta)
      • Se emiten dos o tres neutrones que pueden ocasionar más fisiones: “reacción en cadena” (bomba atómica)
      • El número de fisiones en constante y la reacción está controlada: “REACTORES NUCLEARES”
      • FUSIÓN NUCLEAR : dos núcleos ligeros se unen para formar uno más pesado: liberan E = es necesario vencer las fuerzas electrostática de repulsión, mediante la E. térmica
      • Reactores fusión, combustible el H2: energía barata
      • Dificultad: se necesita Tª altísima (se considera la E del futuro)
      ENERGÍA NUCLEAR
      • “ Energía de fisión”
      • “ Energía de fusión”
      • CENTRALES NUCLEARES
      • Las centrales nucleares y las térmicas se diferencian en el método de calentar el agua para obtener el vapor de la turbina en “reactores nucleares”
      • Combustible: uranio (mineral: uraninita o pechblenda)
      • 1) El uranio se extrae del mineral por unos procesos físicoquímicos que eliminan impurezas --- aumentando el conde uranio (70%, torta amarilla)
      • 2) Enriquecimiento del uranio (aumentando el contenido de U 235 aumenta la energía obtenida): del 0.7% al 3% -4%
      • 3) Se transforma en polvo de óxidos de uranio, que se somete a un proceso cerámico con el que obtiene unas pastillas de UO 2
      • 4) Se montan los elementos combustibles
      • “ PRINCIPALES ELEMENTOS DE UN REACTOR ”
      • Los elementos combustibles gastados se extraen y se puede proceder:
      • Ciclo abierto : el combustible se acumula en piscina de almacenamiento, esperando a ser confinados en formación geológica profunda
      • Ciclo cerrado : el combustible gastado se reelabora, el U 235 y Pu 239 se pueden aprovechar como fuentes de energía una vez que se separan del resto (elevado coste)
      • “ LOS RESIDUOS RADIACTIVOS: normas de seguridad ”
      • Se obtiene a partir de las corrientes de los ríos
      • Para optimizar el aprovechamiento se construyen embalses , para acumular agua
      • Movimiento agua - movimiento turbina – generador eléctrico
      • ( E potencial – E cinética – E eléctrica )
      • Los embalses también sirven para regular el caudal del río, para el riego, para el abastecimiento de poblaciones e industrias y para el ocio
      • Si balance hídrico positivo -> el agua se renueva de forma continua -> electricidad limpia y de bajo coste y el mantenimiento de las instalaciones es mínimo
      • Es la energía más empleada entre las fuentes renovables
      • “ Energía minihidraúlica ”: energía extraída de las centrales hidroeléctricas cuya potencia instalada es inferior a 10 MW.(≈molinos de agua), no afecta al régimen del río y se integra bien en el medio natural, ya que utiliza los saltos naturales de los cursos de agu
      ENERGÍA HIDRAÚLICA
      • CONSECUENCIAS DE LAS PRESAS:
      • EN ÉPOCA DE SEQUIA: DISMINUYE E
      • DIFÍCIL HACER PREVISIONES
      • MODIFICACIÓN LOCAL DE LA HUMEDAD Y Tª
      • PÉRDIDA DEL USO PRIMARIO DEL SUELO, PÉRDIDA ZONAS BOSCOSAS Y DESPLAZAMIENTO DE POBLACIONES
      • AFECTA SEDIMETACIÓN EN LA DESEMBOCADURA: ECOSISTEMAS COSTEROS
      • IMPIDE LA NAVEGACIÓN FLUVIAL
      • IMPIDE EL PASO DE ESPECIES MIGRATORIAS
      • DESCOMPOSICIÓN EN LAS AGUAS DE MATERIA ORGÁNICA: EUTROFIZACIÓN Y GASES DE EFECTO INVERNADERO
      • DIFICULTAN LA RECARGA DE LOS ACUÍFEROS AGUAS
      • ACUMULACIÓN DE COTAMINANTES: ENFERMEDADES
      • EXTINCION DE PECES DE AGUA DULCE
      • RIESGO EN CASO DE ROTURA: CATÁSTROFE
      • ¿ENERGÍA LIMPIA???
      • “ Energías renovables en España ”
    • 2. FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGÍA
      • Aquellas que pueden sustituir a las convencionales, y son limpias y renovables.
      • Todos las fuentes de energía proceden directa o indirectamente del Sol.
      • Energía Solar : aprovechamiento directo de ésta energía, inagotable y gratuita
      • Origen: Sol (reacciones de fusión nuclear); llega a la Tierra como radiación electromagnética, pero de forma dispersa y aleatoria (inconveniente para su aprovechamiento)
      • Hay que transformarla en térmica o eléctrica para su almacenamiento
      • CONVERSIÓN TÉRMICA
      • Transformación de la E.solar en E. térmica mediante el calentamiento de un fluido
      • Conversión a baja Tª : colectores solares planos (absorben la radiación solar y gracias a un circuito por donde circula fluido caliente, se obtiene calor)
      • Calefacción suelo radiante. Económico y limpio
      • Conversión a media Tª : concentradores de rad. Solar, que la reflejan sobre un depósito que contiene un fluido portador del calor. Giran alrededor del Sol
      • Para procesos industriales
      • Conversión a alta Tª : se capta y concentra la rad. Solar mediante espejos con orientación automática, transmite el Q a un fluido, que se utiliza para producir vapor que mueve un turboalternador, que se transforma en electricidad (centrales térmicas solares)
      ENERGÍA SOLAR
      • CONVERSIÓN FOTOVOLTAICA
      • Transformación de la energía luminosa en eléctrica: “ efecto fotovoltaico ”
      • La radiación incide en una material semiconductor – provoca movimiento de electrones – diferencia de potencial – generadores eléctrico
      • Necesario, “ células fotovoltaicas ”: captan la radiación luminosa procedente del Sol y la transforman en corriente continua – se acumula en acumuladores para disponer de energía eléctrica fuera de las horas de luz
      • Electricidad sin contaminar y sin emitir ruidos
      • Procedimiento costoso, rendimiento no alto, necesita espacio
      • Energía rentable: se pueden instalar las células fotovoltaicas en zonas donde es muy difícil la conexión a la red o donde no hay
      • Energía indispensable en satélites artificiales y en cápsulas espaciales
      • Proyecto para colocar una central fotovoltaica en órbita en el espacio para trasmitir la energía producida por un sistema que sea indiferente a los cambios meteorológicos
      • ARQUITECTURA SOLAR O BIOCLIMÁTICA
      • Optimizar la energía solar que recibe un edificio: orientación adecuada, buen aislamiento térmico, muros de inercia térmica, pantallas protectoras de la rad. Solar,.. captación de la energía mediante superficies mates y oscuras o materiales transparentes -> se reduce el gasto económico y energético para el acondicionamiento térmico de la viviendas
      • Producida por el viento
      • Aprovechada desde tiempo antiguos (navegación, molinos de viento)
      • E. cinética (viento) -> E. eléctrica ( aerogeneradores )
      • (Torre de acero con un aeromotor con dos o tres palas que giran en torno a un eje horizontal conectado a un generador, necesita que el viento incida perpendicularmente sobre el plano de la hélice, al variar el viento el sistema puede mejorar el rendimiento)
      • Inagotable , limpia y gratuita pero dispersa, i ntermitente y aleatoria , con un fuerte impacto visual y con impacto negativos sobre la fauna (por ruido y muerte)
      • 2ª energía más importante de Europa
      ENERGÍA EÓLICA
      • 33Indirectamente gracias al Sol (almacenada en la fotosíntesis, en los enlaces de la materia orgánica)
      • La primera forma utilizada fue la madera
      • Formas de aprovechamiento:
      • PROCESOS TERMOQUÍMICOS
      • Transformación de la biomasa por acción de calor, por una combustión incompleta por falta de O 2 para la obtención de energía o combustible
      • Combustión directa : produce humos (CO 2 y H 2 O)
      • Gasificación: combustión incompleta en presencia parcial de aire o oxígeno para la producción de un combustible gaseoso (“ gas pobre ”), con la cuarta parte del poder calorífico del gas natural, utilizado para obtener E. eléctrica y mecánica
      • Pirólisis : descomposición en ausencia de oxígeno para obtener combustibles sólidos, líquidos y gaseosos (carbón vegetal)
      • PROCESOS BIOQUÍMICOS
      • Degradación de la biomasa por acción de microorganismos
      • Fermentación metanogénica : con producción de un gas combustible (biogás, CO2 y CH4), utilizado para automóviles
      • Fermentación alcohólica : obteniendo bioalcohol (etanol) que puede utilizarse para motores de explosión
      ENERGÍA de la BIOMASA
      • La técnica utilizada depende del tipo de biomasa, pudiendo utilizarse biomasa residual o cultivos energéticos
      • Para bioalcoholes: remolacha, caña de azúcar, maíz..
      • Para aprovechamiento energético: cardos, chopos, algún tipo de alga
      • El consumo de energía procedente de la biomasa es directamente proporcional al grado de pobreza de los países: los países en vías de desarrollo consumen el 90% de esta E., en los industrializado sólo 3%
      • En España, después de la hidraúlica, la más consumida (principalmente recursos forestales, y en menor medida residuos de la industria maderera, el orujo de aceituna en las almazaras y el carbón vegetal)
      • Fuente renovable y limpia pero poco aprovechada
      • Puede llegar a ser una importante fuente de energía eléctrica
      • Energía maremotriz : originada por el movimiento de pleamar y bajamar que hace funcionar una turbina que genera E. eléctrica
      • En lugares con un fuerte desnivel entre las mareas y sea posible construir las instalaciones necesarias
      • Ej. Canal de la Mancha y la costa oriental de Norteamérica
      • Energía óndica: aprovechamiento de la E. mecánica producida por las olas, actualmente sólo se emplea para iluminar las boyas de señalización (hay un proyecto para transformarla en E. eléctrica)
      ENERGÍA DEL MAR
      • “ Energía maremotriz ”
      • Aprovechamiento el potencial interno de la Tierra, en zonas magmáticamente activas (donde el gradiente geotérmico sea superior del 33ºC/ Km)
      • YACIMIENTOS HÚMEDOS
      • El gradiente geotérmico permite que el agua alcance su punto de ebullición , esta agua es transportada hasta centrales termoeléctricas generadoras de electricidad , y después el agua es devuelta al subsuelo: circuito cerrado
      • Utilizado para calefacciones urbanas, piscinas, secaderos e invernaderos
      • Inconveniente: poder corrosivo del agua
      • YACIMIENTOS SECOS
      • A partir de rocas profundas a un Tª superior de 300 ºC, se fractura la roca y se hace circular agua en sentido descendente, siendo a continuación utilizada para producir electricidad
      • Inconveniente: dispersión, es necesario aprovechar el calor contenido en las rocas de la corteza terrestre profunda
      • España: poca potencialidad (menos Canaria pero en Muria es más utilizada)
      ENERGÍA GEOTÉRMICA
      • “ Energía maremotriz: yacimientos húmedos ”