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10-Necesidades energeticas y minerales

Presentacion sobre el tema 11 de CTMA

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10-Necesidades energeticas y minerales

  1. 1. 10 – Necesidadesenergéticas y mineralesCiencias de la Tierra y MedioambientalesIES Montes de ToledoThis work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.
  2. 2. Recurso: cantidad total que hayen la Tierra de uno determinado • Energía solar Renovable s • Viento • Mareas • Combustibles No fósiles renovables • Minerales • Suelo fértil • Agua y aire limpios Potencialm • Bosques ente • Peces renovables • Etc.
  3. 3. Se consideranreservas, aquella partede los recursos cuyalocalización y cantidadse conocendetalladamente, y cuyaexplotación resultaeconómicamenterentable con latecnología disponible.
  4. 4. ROCAS INDUSTRIALES
  5. 5. Áridos y otros materiales
  6. 6. Minerales industriales Arenas y Depósitos estratos de fluviales: Ambientes arenisca: Suelos oro, plata, platin lateríticos: lacustres: cuarzo o siderita bauxita Cuencas evaporíticas: yeso, halita, silvin aChimene asvolcánica Fondos s: Rocas plutónicas: oceánicos:diamante nódulos de magnetita, hematites pirolusita Meteorización de , casiterita, uraninita Filones hidrotermales y rocas endógenas: limonita, cuprita, pir aureolas metamórficas de olusita contactos: blenda, pirita, galena, cinabri o, calcopirita
  7. 7. Minerales industriales Los minerales de los cuales se extrae un metal, se conocen como menasLos restos del mineralque no tienen interéseconómico sedenominan escorias, yse acumulan junto a lasexplotaciones
  8. 8. Metal Menas Algunas utilidadesAluminio Bauxita Construcción, industria de aviones y automóviles.Hierro Magnetita, hematites, limonita, siderita,pirita. Muy importante en la industria. Se usa para fabricar acero (con Lateritas. carbono) y acero inoxidable (con cromo y níquel)Manganeso Pirolusita Usado en la producción de acero y pinturas.Cromo Cromita Se usa en la producción de acero inoxidable, para fabricar ladrillos refractarios (resistentes al fuego) y pinturas.Titanio Ilmenita Se utiliza en la fabricación de aviones, pinturas y para fabricar prótesis óseas.Cobre Calcopirita, cuprita, malaquita, azurita Se usa para fabricar cables. También para fabricar latón (con cinc) y bronce (con estaño).Plomo Galena Utilizado para fabricar cañerías, emplomar vidireras, fabricar baterías y se añade a la gasolina como antidetonante.Cinc Blenda Se utiliza para fabricar latón y en el galvanizado del hierro o el acero para protegerlos de la corrosión.Estaño Casiterita Se usa en la construcción del fuselaje de los aviones y para soldar. También para obtener bronce.Plata Plata nativa, diversos minerales argentíferos Usada en la industria fotográfica, en joyería, …Oro Oro nativo Se usa principalmente en joyería y como referencia en los sistemas monetarios.Mercurio Cinabrio Utilizado en la construcción de termómetros y en industrias papeleras o de plásticos.Uranio Uraninita Combustible de centrales nucleares.
  9. 9. MINERAL APLICACIONESCarbón (realmente es una roca) Obtención de energía Pirita (FeS2) Obtención de ácido sulfúrico Calcita (CaCO3) Obtención de productos químicos, óptica, etc Apatito (Ca5(PO4)3(F,Cl) Silvina (KCl) Fertilizantes Conservante, condimento, deshielo en Halita (NaCl) caso de nevadas, etc. Talco (Si4O10Mg3(OH)2) Pintura, industria papelera y cosmética, etc.
  10. 10. IMPACTOS DE LAEXPLOTACIÓN MINERA
  11. 11. Social Polvo Ecosistemas Ruidos Impactos AguasGeomorfología paisaje Minería subterráneas y superficiales Pérdida Vertidos de suelo crudo
  12. 12. EIA en explotaciones minerasLa legislación española obliga a realizar un estudio de impacto ambiental:  Previo a la construcción de la mina  Durante la explotación  Una vez abandonada la explotación (restauración del paisaje)
  13. 13. Impactos de cantera Pérdida de suelos Impacto paisajístico Contaminaciones acústicas (explosiones, paso de camiones, …) Polvo
  14. 14. Impacto de gravera Pérdida de suelo Posible alteración de la dinámica de los acuíferos Posible contaminación de acuíferos (vertederos) Alteración cauces fluviales Impacto paisajístico
  15. 15. Impactos mina a cielo abierto Posible alteración de la dinámica de acuíferos Contaminación acuíferos (acidificación por lavado) Gran impacto paisajístico
  16. 16. Impactos mina subterránea Lavado de minerales y acumulación de escorias generan aguas contaminadas Impacto paisajístico por acumulación de escombros
  17. 17. Medidas preventivas Programar explosiones en épocas de no anidación Recogida de aceites usados Regar las pistas de acceso Poner cintas transportadoras
  18. 18. Medidas correctoras Rellenar los huecos con los restos de las escombreras Reforestación con especies autóctonas Retirar los suelos conservando su estructura Diseño previo de la explotación (impacto visual)
  19. 19. FUENTES DE ENERGÍA
  20. 20. Clasificación de energías  Combustibles fósiles Energías no ◦ Petróleo renovables Energíasconvencional ◦ Carbón es ◦ Gas natural  Energía nuclear  Energía hidráulica  Energía solar Energías Energías  Energía eólica renovables alternativas  Energía maremotriz  Energía geotérmica  Energía biomasa
  21. 21. Eficiencia de las energíasCalidad Tipos de energía UtilidadMuy alta Electricidad Procesos industriales, Térmica (> 2500 ºC) uso de electricidad para Luz solar concentrada iluminar o motores NuclearAlta Térmica (1000–2500ºC) Movimientos de Gasolina, gas natural, carbón vehículos Comida Procesos industriales y de producción de electricidadModerada Luz normal del Sol Procesos industriales Flujo de agua de alta velocidad sencillos, cocinar, Vientos fuertes producción de vapor, Térmica (100-1000ºC) electricidad y agua Madera y desechos orgánicos calienteBaja Térmica (100-1000 ºC) Calentamiento de casas Flujos de agua a velocidad y locales lenta
  22. 22. Rentabilidad de una energía Accesibilidad Rentabilidad Facilidad de Precio económica explotación Transporte
  23. 23. Sistema energético Conjunto de procesos realizados sobre la energía desde sus fuentes originarias hasta sus usos finalesExtracción Transformación Transporte Consumo de E secundaria
  24. 24. Rendimiento de un sistemaenergéticoRelación entre la energía que obtenemos de un sistema y la que hemos suministrado expresado en tanto por ciento Salidas/Entradas (%)Será menor del 100 %. Cuando la energía es barata, no se tienen en cuenta las pérdidas de energía
  25. 25. Coste energéticoPrecio que pagamos por utilizar la energía secundariaCostes ocultos asociados a los equipos o instalaciones implicados en todo el proceso energético (construcción, mantenimiento, desmantelamiento y eliminación del impacto producido por su construcción). También se añaden los impactos
  26. 26. COMBUSTIBLESFÓSILES
  27. 27. Consumo mundial de energía Otras fuentes E. Fisión renovables, 1 hidroeléctrica, nuclear, 6% % 6% Gas natural, 23% Petróleo, 38% Carbón, 26%
  28. 28. Consumo de energía en España (2010) Carbón Biomasa y 8% residuos Nuclear 9% 10% Hidraúlica 2%Petróleo Other 46% 13% Eólica Gas natural 2% 22% Resto EERR 1% Fuente: La Energía en España 2012. Ministerio de Industria, Energía y turismo
  29. 29. CarbónEs un combustible de un alto poder calorífico y uno de los másabundantes (se estiman reservas para 220 años al actual ritmode consumo), pero también es el más sucio, debido a suelevado contenido en azufre, cuando se quema expulsa unagran cantidad de SO2, lo que le convierte en el principalcausante de la lluvia ácida. Además, emite el doble de CO2 queel petróleo.
  30. 30. CENTRALES TÉRMICASEstrategias para minimizar sus impactos:• Sustitución de combustible por otro que posea menor contenido en azufre• Procesado del combustible, machacándolo y lavándolo para eliminar la mayor cantidadposible de azufre• Diseño de centrales térmicas eficientes, que incluyen sistemas de eliminación de loscomponentes sulfurados antes de emitir los gases de combustión
  31. 31. Carbón 90 – 95 % de C 75 – 90 % de C 60 – 70 % de C 45 – 60 % de C
  32. 32. Carbón - Ventajas Su manipulación y transporte son fáciles y no existe prácticamente riesgo de accidentes que produzcan algún tipo de contaminación Es barato Las reservas actuales son muy grandes Algunas variedades (antracita) tienen un alto poder calorífico Admite procesos como la destilación seca, con lo que se obtiene el coque y el gas ciudad (muy alto poder calorífico)
  33. 33. Carbón - Inconvenientes Su extracción produce impactos ambientales Las variedades más baratas y abundantes son de baja calidad, y su combustión es muy contaminante debido a su contenido en azufre Su combustión es una fuente importante de CO2 y de hollín La minería acarrea un importante riesgo de accidentes
  34. 34. PetróleoEl petróleo es un líquido de color oscuro más ligero que el agua. Poresta razón, en caso de escape se puede extender por las superficiesmarinas, impidiendo la entrada de oxígeno y eliminando toda vidaexistente (mareas negras)
  35. 35. DESTILACIÓN FRACCIONADA Consiste en un progresivo aumento de la temperatura, con lo que se consigue separar las distintas fracciones según su punto de ebullición.
  36. 36. Petróleo - Ventajas La tecnología para su procesado está muy desarrollada y se logran productos de alta calidad Las infraestructuras para su transporte y distribución están muy desarrolladas Tiene un alto podre calorífico, lo que brinda mucha autonomía a los sistemas que lo usan, ya que con un pequeño depósito de combustible se obtienen muchas horas de trabajo Hay una gran cantidad de máquinas, calderas, etc., adaptadas a su uso
  37. 37. Petróleo - Inconvenientes Es un recurso que se consume a gran velocidad Su combustión produce mucho CO2, principal fuente de este gas Dependencia de este producto en los países no productores Transporte de crudo en barcos petroleros hasta las refinerías, representa un riesgo para el medio ambiente por la posibilidad de vertidos al mar, ya sea por accidentes o por actividades ilegales Los aditivos antidetonantes como el plomo son muy contaminantes
  38. 38. Gas naturalProcede, al igual que el resto de hidrocarburos, de la fermentaciónde la materia orgánica acumulada entre los sedimentos. Estácompuesto por una mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano yotros gases en proporciones variables.
  39. 39. Gas natural
  40. 40. Gas natural - Ventajas Su combustión es relativamente limpia, ya que contiene niveles muy bajos de azufre y otras impurezas. Su transporte es sencillo por medio de gasoductos, camiones o buques cisternas, ya que el gas es licuable si se comprime y enfría por debajo de – 160 ºC.
  41. 41. Gas natural - Inconvenientes Su combustión produce mucho CO2, ya que este componente se encuentra en su composición inicial. Su consumo creciente lo convierte en uno de los principales causantes del aumento de la concentración de este gas de efecto invernadero en la atmósfera.
  42. 42. ENERGÍA NUCLEAR(FISIÓN)
  43. 43. FisiónLa desintegración de núcleos atómicos inestables libera una grancantidad de energía que es absorbida por un mediorefrigerante, normalmente agua o CO2, que adquiere una temperaturay presión muy elevadas. El vapor producido se aprovecha para laproducción de energía eléctrica en las centrales nucleares. Uranio-235 Neutrón Productos Energía
  44. 44. Central Nuclear Fisión
  45. 45. Centrales nucleares enEspaña
  46. 46. Fisión - Ventajas Existen grandes reservas de mineral de uranio La tecnología para la obtención del material fisionable está muy desarrollada No genera CO2, ya que no produce combustión El rendimiento es muy alto Las centrales son cada vez más seguras
  47. 47. Fisión - Inconvenientes La posibilidad de un accidente es muy preocupante, ya que un escape radiactivo produciría graves daños a las personas y al resto de seres vivos expuestos a la radiación Es una fuente no renovable de energía Los residuos radiactivos son de alta actividad y necesitan un tratamiento y almacenamiento cuidadoso y costoso
  48. 48. ENERGÍAHIDROELÉCTRICA
  49. 49. Energía hidroeléctrica Presa Centros de consumoLa energía potencial Agua embalsadaque impulsa el aguaen su camino desdelas montañas al marpuede ser capturada ytransformada enenergía eléctricamediante losembalses, quepermiten concentrar yalmacenar dicha Compuertaenergía Turbina Generador Transformador
  50. 50. Hidroeléctrica - Ventajas Es una fuente de energía limpia, ya que no produce CO2 ni otros residuos Su rendimiento es alto Los embalses regulan el flujo fluvial evitando avenidas, almacenan agua para diferentes usos y son un importante recurso recreativo
  51. 51. Hidroeléctrica - Inconvenientes La construcción de embalses produce fuertes impactos ambientales ◦ Destrucción de hábitats ◦ Modificación del caudal del río ◦ Se alteran características del agua como temperatura, grado de oxigenación, … ◦ Impacto paisajístico y humano Los embalses son estructuras perecederas, ya que al colmatarse de sedimentos van perdiendo capacidad La alteración del régimen hídrico de los ríos puede dejar el curso fluvial por debajo de su caudal ecológico
  52. 52. FUENTESALTERNATIVAS DEENERGÍA
  53. 53. Energías procedentes del Sol Sistemas arquitectónicos pasivos Captación térmica (calor) Centrales solares térmicasEnergía solar directa Captación Células solares fotovoltaica Captación fotónica (luz) Captación Biomasa bioquímicaEnergía solar Viento, olas, hidráulica indirecta
  54. 54. Centrales solares térmicasEl calor procedente del Sol se usa para la producción de electricidad, para lo que hay que capturar y concentrar la luz solar con un colector.Una vez concentrado el calor solar, se almacena en un fluido (aceite) y posteriormente se convertirá en electricidad.
  55. 55. Centrales solaresfotovoltaicasSe convierte directamente la luz del Sol enelectricidad, para lo que se utiliza silicio (semiconductor)que produce una corriente eléctrica
  56. 56. Sistemas arquitectónicospasivosArquitectura bioclimática: las casas se calientan o se enfríanpasivamente, utilizando para ello la luz del Sol y principiosde diseño arquitectónico basados en la arquitectura popular
  57. 57. Energía solar - Ventajas Energía limpia El agua caliente producida puede acumularse y estar disponible de forma continua Recurso importante en zonas de gran insolación y permite el aprovechamiento de terrenos improductivos Se adapta al uso doméstico y permite disponer de electricidad y agua caliente en zonas sin una red de suministro eléctrico
  58. 58. Energía solar - Inconvenientes En zonas de clima lluvioso y en latitudes elevadas su rendimiento es muy bajo La energía eléctrica producida es difícil de acumular Su rendimiento es intermitente, ya que se interrumpe de noche
  59. 59. Energía de biomasaLa biomasa es unaimportante fuente, ya quees renovable, barata ylimpia, y requieretecnologías pococomplejas.Es proporcionada por unagran diversidad deproductos: forestales(leña, madera o desechosmadereros), desechosagrícolas (paja), desechosanimales (excrementosprocedentes de granjas) ybasura(papel, cartón, restos de
  60. 60. Energía de biomasa Biogás (60% metano y 40% CO2) producido por la descomposición anaerobia de los residuos y obtenido mediante la inserción de tuberías en el terreno donde se hayan enterradoBiocombustibles Etanol se puede obtener de la fermentación y posterior destilación de cereales, remolacha y caña de azúcar Metanol puede obtenerse a partir de madera, restos agrarios, basuras y carbón Bioaceites producidos a partir de semillas oleaginosas, como la colza, el girasol y la soja. Pueden utilizarse sin refinar en motores diesel modificados o mezclados con combustibles fósiles
  61. 61. Biomasa - Ventajas Fuente renovable de energía que puede sustituir en parte al petróleo, por lo que reducen la dependencia de las importaciones de crudo Su obtención se puede ajustar a la demanda La obtención de biogás a partir de residuos y lodos de depuradoras es una excelente alternativa para la valorización energética de estos productos
  62. 62. Biomasa - Inconvenientes Su obtención a partir de cultivos intensivos produce impactos ambientales Los cultivos de maíz, caña de azúcar, etc., para usos energéticos encarece estos productos, que son alimentos fundamentales en muchos países Aunque se presentan a veces como “energías limpias”, son combustibles cuya utilización produce CO2, por lo que no son una alternativa para frenar el cambio climático
  63. 63. Energía eólica Álabe Generador Eje
  64. 64. Eólica - Ventajas Es una energía limpia. Los diseños actuales de aerogeneradores han reducido radicalmente el impacto negativo que los anteriores tenían sobre las aves Es una fuente de energía rentable. Su coste en los últimos veinte años se ha reducido a menos de la mitad y su rendimiento ha aumentado mucho
  65. 65. Eólica - Inconvenientes Produce un gran impacto visual y necesita grandes extensiones de terreno La producción de electricidad es discontinua porque depende de la meteorología
  66. 66. OTRAS ENERGÍASALTERNATIVAS NOPROCEDENTES DEL SOL
  67. 67. Energía maremotrizCompuerta abiertaEntrada de agua Agua Marea embalsada alta Compuerta cerrada Transformador Marea Compuerta alta abierta Generador Salida de agua Turbina Marea baja
  68. 68. Maremotriz - Ventajas Fuente renovable de energía o inagotable Son totalmente limpias El impacto de su explotación es muy local La tecnología para su explotación se desarrolla muy rápidamente
  69. 69. Maremotriz - Inconvenientes La construcción de diques costeros para la explotación de energía maremotriz produce un notable impacto ambiental sobre el ecosistema litoral y sobre la dinámica de las corrientes y el oleaje La energía del oleaje es discontinua, ya que depende de la meteorología
  70. 70. Energía geotérmica Pozo de Pozo de inyección extracción Foco de calor
  71. 71. Geotérmica - Ventajas Es una fuente energética totalmente limpia Las instalaciones requeridas no son muy caras Es continua y prácticamente inagotable El impacto ambiental producido es muy local
  72. 72. Geotérmica - Inconvenientes Disponible sólo en algunas zonas Se desconoce cómo puede afectar a la dinámica de la geosfera la extracción del calor latente de las rocas en zonas volcánicamente activas e inestables En caso de temperaturas no muy elevadas el rendimiento es bajo
  73. 73. MEDIDAS DE AHORROENERGÉTICAS
  74. 74. Medidas específicas Aumento de la eficiencia en el sistema eléctrico Valoración coste real energía consumidaCoste del ciclo de vida = Precio del aparato + (gasto anual de energía x tiempo de vida estimado) Valoración costes ocultos de energía Reducción en el consumo de energía Fomento de las medidas de ahorro personales
  75. 75. Otras medidas Cogeneración de energía Aislamiento adecuado edificios y viviendas Luces de bajo consumo Diseño de automóviles Coches eléctricos Uso de hidrógeno como combustible Reciclado de materias primas

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