1 Unidad 9 Recursos energéticos y minerales.

2 La energía Definición y tipos de energía Calidad de la energía Sistemas energéticos Rentabilidad económica Coste energético y rendimiento energético Las energías convencionales 2.1 Los combustibles fósiles 2.2 La energía nuclear 2.3 La energía hidroeléctrica 3. Las energías renovables o alternativas 4. Uso eficiente de la energía 5. Los recursos minerales 5.1 Recursos minerales metalíferos 5.2 Recursos minerales no metalíferos ÍNDICE

3 1. Energía. Es la capacidad de realizar un trabajo.Formas de energía: calorífica, electromagnética, mecánica, potencial, química, nuclear. Los intercambios de energía se rigen por las leyes de la termodinámica: 1ª ley: de la conservación de la energía. 2ª ley: del incremento de la entropía en todo intercambio espontáneo. Uso de la energía. La energía disponible depende de: Un acceso fácil a la fuente. La rentabilidad económica.

4 Tipos de energía según su calidad.Es de mayor calidad la energía más concentrada, es decir, tiene mucha capacidad de producir trabajo en relación a su masa o volumen. Por ejemplo: petróleo, carbón. Es de menor calidad la energía dispersa en grandes volúmenes. Por ejemplo: el calor almacenado en los mares, los vientos suaves. Calidad Tipos de energía Utilidad Muy alta Electricidad, térmica (>2500ºC), nuclear, luz solar concentrada Industria, iluminación, motores Alta Térmica ( ºC) comida, gasolina, gas natural, carbón Industria, producir electricidad, vehículos Moderada Térmica ( ºC), luz solar, agua a alta velocidad, viento fuerte, madera, restos orgánicos Procesos industriales sencillos, cocinar, obtener electricidad, agua caliente, vapor Baja Térmica (<100º), agua a velocidad lenta, viento suave, geotérmica dispersa. Calentamiento de edificios

5 Calidad de la energía. Las energías más concentradas son las de más fácil utilización. Pero no por eso deben utilizarse siempre, pues supone costes elevados en el proceso de concentración. El uso de energía de cierto nivel corresponde a la tarea concreta que realicemos: si usamos energía de un nivel superior estamos despilfarrando. Por ejemplo, actividades cotidianas como calentar casas, agua y comida a temperaturas <100ºC es un despilfarro (energético) hacerlo con electricidad. Al utilizar energía altamente concentrada como la eléctrica se hace un gasto extra de energía.

6 Calidad de la energía. Rentabilidad económica.El precio es un factor muy importante al elegir la fuente energética, pues usaremos la más barata. Depende de: Su accesibilidad. Su facilidad de extracción y de transporte.

7 Sistema energético. Es un conjunto de procesos realizados sobre la energía desde sus fuentes hasta el uso final. Fases: Captura o extracción: conseguir la energía de su fuente original, como por ejemplo perforar un pozo petrolífero. Transformación en energía secundaria, que es la energía que se puede utilizar, como por ejemplo en una refinería. Transporte de la energía secundaria hasta el lugar de consumo. Por ejemplo: gaseoducto, camiones cisterna. Consumo de energía secundaria. Por ejemplo, usar el coche.

8 Sistema energético.

9 Sistema energético. Convertidor: componente del sistema energético (presa, caldera, motor) que transforma una forma de energía en otra. Por ejemplo los organismos fotosintéticos son convertidores biológicos, que transforman energía lumínica en energía química. Los convertidores forman una cadena por la que circula la energía que va transformándose. En cada eslabón (cada conversión) se pierde energía. Cuanto más largo sea el sistema energético de transformación, más pérdidas de energía tendrá (será más ineficiente).

10 Rendimiento de un sistema energético.Rendimiento = E obtenida / E suministrada Rendimiento = Salidas / entradas Siempre es <100% porque hay pérdidas inevitables (el incremento de entropía). También hay pérdidas corregibles técnicamente, como son imperfecciones, defectos o fallos de funcionamiento. Si la energía es barata no se suelen tener en cuenta.

11 Sistema energético. Coste energético. Es el precio que pagamos por utilizar la energía secundaria (el recibo de la luz, el precio del gasoil). También hay costes ocultos, asociados a las instalaciones del proceso energético. Son los impactos ambientales de las diferentes fases: construcción, mantenimiento, desmantelamiento, eliminación de los impactos producidos (ej. nucleares, minería abierta), posibles accidentes (ej. mareas negras).

12 2. Fuentes de energía. Energías ConvencionalesCarbón, petróleo, gas natural, nuclear de fisión, hidroeléctrica Alternativas Solar (centrales solares, arquitectura bioclimática, fotovoltaica), biomasa (RSU, biocombustibles), eólica, mareomotriz, geotérmica, H2, nuclear de fusión.

13

14 2.1 Combustibles fósiles. Recurso es la cantidad total que hay en la corteza terrestre de cierto combustible fósil o mineral. Es una cantidad fija. Viene determinada por los procesos geológicos. Reserva es la cantidad de un combustible fósil o mineral cuya explotación resulta económicamente rentable. Actualmente, casi el 80% de la energía comercial mundial procede de los combustibles fósiles, con los problemas de contaminación y aumento de efecto invernadero. Es necesario sustituirlos por otras energías alternativas con menor impacto, pues se agotarán (su uso no es sostenible).

15 Carbón. Su origen son los restos vegetales acumulados en condiciones anaerobias (fondo de pantanos, lagunas o deltas), donde fermentaron por acción bacteriana, dando carbón, metano y CO2. Para evitar la putrefacción de los restos vegetales deben ser enterrados rápido (por movimientos tectónicos). Tipos: turba  lignito  hulla  antracita  grafito (En orden creciente de antigüedad y poder calorífico). Es muy abundante (1012 Tm): hay reservas para 220 años al ritmo actual de consumo.

16 Carbón. Desventajas: Alto contenido en S, contaminante y causante de la lluvia ácida. Extracción: minas a cielo abierto (gran impacto y restauración cara) y minas subterráneas (con mayor riesgo para los mineros, problema de las escombreras de estériles y la contaminación de agua y aire). Uso: Se emplea para obtener energía eléctrica en las centrales térmicas (30% de la electricidad viene del carbón) y en la industria siderúrgica.

17 Carbón. Actualmente se intentan minimizar sus impactos mediante diversas estrategias: Sustitución del combustible por otro con menor contenido en S. Procesar el carbón para eliminar el S. Diseñar centrales térmicas con sistemas de eliminación de compuestos del azufre de los gases emitidos.

18 Petróleo. Se origina por la muerte masiva del plancton marino y sedimentación junto a cienos y arenas, dando barros sapropélicos. Los cienos y las arenas dan rocas que se impregnan de hidrocarburos (formados por la fermentación de materia orgánica). El petróleo es un líquido oscuro, más ligero que el agua, poco denso y aflora a superficie donde se disipa, dejando un residuo sólido bituminoso. Pero cuando tropieza con rocas impermeables se acumula en las rocas subyacentes, que sirven de almacén.

19 Petróleo. Se extrae el crudo (mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos) de los yacimientos, y debe refinarse.

20 Petróleo. El proceso de refinado es una destilación fraccionada: se aumenta progresivamente la temperatura para separar las diferentes fracciones con diferente punto de ebullición, que a su vez serán sometidas a otros tratamientos: 1º gases (metano, etano, propano) 2º líquidos (gasolina, nafta, queroseno) 3º sólidos (alquitranes y betunes), que se depositan.

21 Petróleo. El transporte se lleva a cabo mediante oleoductos y petroleros (lo que conlleva riesgo de accidentes).

22 Petróleo. Se emplea en usos: Domésticos: calefacciones, calderas.Transporte: automóviles, aviones (requiere la existencia de gasolineras). Industriales. Obtención de electricidad en centrales térmicas. Fabricación de derivados: fertilizantes, plásticos, pinturas, medicinas. Las reservas mundiales se reparten así: Europa (2%), Ex URSS (7%), África (9%), Asia y Oceanía (4%), Oriente Medio (Arabia Saudí 18%; Irak 11%; Emiratos Árabes 11%; Irán 10%; Kuwait 10%; otros 3%), América (EEUU 3%; México 4%; Venezuela 6%; otros 4%).

23 Gas natural. Su origen es la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos. Es una mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano y otros. Su extracción es sencilla, pues el gas fluye solo, por la presión de los sedimentos. El transporte se realiza con gasoductos, que aunque suponen una fuerte inversión, son sencillos y su riesgo es bajo. El peligro es la posibilidad de escape de metano (gas con fuerte efecto invernadero). También se transporta en barco (como gas licuado), que tiene el peligro de un accidente por explosión. En España viene de Argelia por gaseoductos. Cuando no hay infraestructura para transportarlo, se pierde. Por ejemplo, el gas que acompaña siempre al petróleo se quema en el mismo pozo de extracción.

24 Gas natural. Se emplea en usos: Domésticos: calefacción y cocina.Industriales. Centrales térmicas, sustituyendo al carbón (no emite SO2). Se plantea como combustible ideal para la transición a otras energías renovables, al ser menos contaminantes y del que quedan mayores reservas. Reservas mundiales de gas natural.

25 Central de Chernobyl tras el accidente.2.2 Fisión nuclear. Ha pasado de ser considerada la solución energética mundial a ser una de las más problemáticas. Causas: Enormes costes de construcción y mantenimiento de las centrales nucleares. Frecuentes fallos y paradas de los reactores. Sobreestimación de la demanda eléctrica. Mala gestión. Accidentes. (Chernobyl, 1986: contaminación muy grave en 100 km que se detectó en Suecia). Residuos radiactivos peligrosos y de larga duración. Central de Chernobyl tras el accidente.

26 Fisión nuclear. Funcionamiento del reactor nuclear:Se produce la división del núcleo de U-235 por impacto de un neutrón en 2 núcleos. Se liberan: Energía, que se aprovechará calentando agua que moverá turbinas. Neutrones más rápidos, que pueden chocar con nuevos U-235 y romperlos (en una reacción en cadena, por retroalimentación positiva, que es la base de la explosión atómica). Para evitar la reacción en cadena, se introduce un moderador entre el combustible nuclear que absorba los neutrones emitidos. Este material moderador es agua (75%), grafito sólido (20%) y agua pesada D2O (5%).

27 Fisión nuclear. Para que no salga radioactividad fuera del reactor se usan varios circuitos independientes entre sí: Circuito primario  en contacto con el reactor y el material radiactivo. Se recicla y no sale del reactor. Circuito secundario  es el que enfría al primario. Se convierte en vapor, que impulsa turbinas y genera electricidad. Circuito terciario  Se emplea para licuar el vapor del circuito secundario. Se hace con agua que se vierte al exterior.

28 Fisión nuclear. Impactos de una central:No debería producir contaminación radiactiva. Afecta al microclima local: aumenta el calor y la humedad. Altera los ecosistemas acuáticos al elevar la temperatura del agua (lo que disminuye el oxígeno disuelto). Combustible nuclear: Se obtiene del isótopo U-235, separándolo del uranio nativo y se enriquece con Pl Se fabrican barras. Se utilizan las barras durante unos 3-4 años, hasta que la concentración en U-235 es demasiado baja como para mantener la reacción de fisión. Se retiran y almacenan en una piscina dentro del reactor. Se transportan a centros de reprocesado, donde se extrae el plutonio y otros elementos de vida media corta. Aquí existe el riesgo de robo y de fabricación de bombas atómicas. El resto de residuos seguirán activos unos años.

29 Fisión nuclear. Fisión de torio.Actualmente se investiga la reacción de fisión del torio-232, que presenta algunas ventajas con respecto al uranio: No se amplifica sola: requiere inyección continua de neutrones para mantenerse, de lo contrarios se detiene automáticamente, con lo que el riesgo de accidentes es menor. Los restos de torio son menos peligrosos que los de plutonio.

30 Fisión nuclear. Energía nuclear en España: Cofrentes (Valencia); Vandellós 2, Ascó 1 y 2 (Tarragona); Garoña (Burgos); Trillo, Zorita (Guadalajara); Almaraz 1 y 2 (Cáceres).

31 Fisión nuclear: Energía nuclear mundial.

32 2.3 Energía hidroeléctrica.Indirectamente procede del sol, que es el motor del ciclo del agua. Se captura y se transforma la energía potencial del agua que fluye hacia el mar desde las montañas, gracias a los embalses. Al abrir las compuertas de los embalses, al agua hace girar unas turbinas conectadas a una dinamo que transforma energía mecánica en energía eléctrica.

33 Energía hidroeléctrica.Ventajas: Bajo coste de explotación y de mantenimiento. No emite contaminación. Regula el caudal de los ríos (laminación del caudal frente a inundaciones) y favorece el aprovechamiento del agua.

34 Energía hidroeléctrica.Inconvenientes: Reduce la biodiversidad. Dificulta la emigración de peces y la navegación fluvial. Dificulta el transporte de nutrientes aguas abajo: reduce la fertilidad de las llanuras de inundación. Reduce el caudal de los ríos. Modifica el nivel freático. Varía la composición química del agua embalsada. Varía el microclima local. Las aguas embalsadas pueden sufrir eutrofización. Acelera la erosión tanto aguas arriba (al elevar el nivel de base) como aguas abajo (pues el agua sin carga es más erosiva). El material erosionado aguas arriba colmata la presa. Riesgo de rotura de la presa que provocaría una catástrofe. Grandes costes de construcción: traslado de población, pérdida de tierras fértiles. Una posible alternativa a las grandes presas son las minicentrales hidroeléctricas.

35 3. ENERGÍAS ALTERNATIVAS.Renovables y de bajo impacto ambiental. Los factores que se consideran son: su disponibilidad actual, su coste económico (deben ser competitivas) y la existencia de infraestructura necesaria para su uso (si hay que construirla o sirva la de otras energías). Muchas son rentables localmente, pero no a gran escala. La mayoría de las energías renovables dependen del sol: Sol Energía solar directa Térmica Centrales solares térmicas Sistemas arquitectónicos pasivos Lumínica Fotovoltaica (células) Fotoquímica (biomasa) Energía solar indirecta Viento Olas Hidráulica

36 Podemos clasificar las energía alternativas en los siguientes tipos:Energía solar directa: la fuente de energía es el Sol y ésta se utiliza directamente. 3.1 Arquitectura solar pasiva/activa 3.2 Centrales solares térmicas 3.3 Solar fotovoltaica 3.4 Energía de la biomasa Energía solar indirecta: la fuente de energía es el viento, las olas o el agua, pero en último término, el Sol es el responsable de su movimiento. 3.5. Energía eólica Energías independientes de la energía solar: 3.6 Energía mareomotriz 3.7 Energía geotérmica 3.8 Hidrógeno como combustible 3.9 Energía de fusión nuclear

37 Energías renovables en España.

38 3.1 Sistemas arquitectónicos pasivos.Un diseño adecuado de los edificios (que muchas veces coincide con la arquitectura tradicional de cada zona) permite que las casas se calientes o se enfríen pasivamente, ahorrando mucha energía y dinero. La arquitectura bioclimática tiene en cuenta diversos factores: Orientación. Espesor de los muros. Tamaño de las ventanas. Materiales de construcción. Tipo de acristalamiento. Solar pasiva Solar activa

39 3.2 Centrales térmicas solares.Se utiliza el calor procedente del Sol para la producción de electricidad. En estas centrales se captura y se concentra la luz solar mediante un colector, que puede ser: Un disco parabólico que concentra la luz en un punto. Un conducto parabólico que enfoca la luz en una línea. Un conjunto de espejos planos que reflejan la luz a un punto. Este calor concentrado sirve para calentar aceite (hasta 400oC), que calentará agua en otro circuito y la transformará en vapor que moverá una turbina que al estar conectada a un generador, producirá electricidad.

40 3.3 Energía solar fotovoltaica.Las células fotovoltaicas se diseñaron inicialmente para poder suministrar energía eléctrica a naves y satélites espaciales. En una célula fotovoltaica tiene lugar la conversión directa de la luz solar en electricidad: el silicio (semiconductor) absorbe fotones y proporciona una corriente de electrones. La fabricación de las células es muy cara (la obtención del silicio monocristalino), y cualquier defecto en el cristal impide su uso. Se investiga el uso de silicio policristalino y amorfo, que es más barato pero menos eficiente.

41 Centrales solares fotovoltaicas.Ventajas: No contamina. No genera ruido, pues no hay movimiento. No requiere agua. Cuando no hay red eléctrica, puede ser rentable (por ej. en países en desarrollo). Inconvenientes: Requiere espacio para su instalación. Tiene impacto visual. La producción es variable (según la nubosidad).

42 Energía solar en España: días soleados.

43 3.4 Biomasa. Incluye cualquier tipo de materia orgánica que se pueda quemar (directamente o transformada en otros combustibles como el biogás). Puede emplear productos: Forestales: leña, madera, desechos madereros. Agrícolas: paja, alpechines, cáscaras. Ganaderos: excrementos de granjas. Residuos urbanos: papel, cartón, restos de alimentos.

44 Biomasa. Ventajas: Renovable si se explota sosteniblemente.Barata, pues emplea desechos de otras actividades. Limpia: sólo emite CO2, pero no contribuye al aumento del efecto invernadero, pues emite la misma cantidad de CO2 que absorbió durante la fotosíntesis. Inconvenientes: Suele tener un alto contenido en residuos no utilizables. Transporte caro e ineficiente, por lo que conviene utilizarla cerca del punto en que se genera.

45 Biomasa: biomasa energética y biogás.Para calentarse y cocinar, la quema directa de leña supone el 80% de la energía consumida en los hogares en países en desarrollo. Calefacción o agua caliente a partir de residuos forestales o agrícolas, pellets y briquetas (restos vegetales compactados). Obtención de electricidad en centrales térmicas.

46 Biomasa: biomasa energética y biogás.Se obtiene por fermentación anaerobia de restos orgánicos (ganaderos, lodos de depuradoras, parte orgánica de los RSU o industriales) en un digestor. Es una mezcla de metano con otros gases en menor proporción (hidrógeno, nitrógeno y sulfhídrico).

47 Biocombustibles (bioetanol y biodiesel).Carburantes líquidos que proceden de la transformación de biomasa. 1. Bioetanol. Se obtiene por fermentación alcohólica de vegetales ricos en almidón (cereales y patatas) o en sacarosa (remolacha y caña de azúcar). Está muy desarrollado en Brasil. Tras destilarse y deshidratarse el combustible es similar a la gasolina y se puede mezclar con ella, tras una adaptación en los motores. Un problema es que cuestan más de arrancar en frío y tiene menor rendimiento que la gasolina. El balance total del CO2 emitido es menor que para los combustibles fósiles, aunque no es cero, pues al fermentarlo, destilarlo y transportarlo también se emite CO2.

48 Biocombustibles (bioetanol y biodiesel).2. Biodiésel. Se someten aceites vegetales a una esterificación metílica (con alcohol y NaOH), con lo que se obtiene un combustible que puede usarse en motores diésel preparados o se refina y sirven para cualquier motor diésel. Se obtiene a partir de aceites como el de colza, girasol, soja, palma, ricino o reciclando aceites de fritura usados o grasas animales. Su uso supone una reducción de las emisiones de CO2, óxidos de azufre y partículas, aunque aumentan las emisiones de los óxidos de nitrógeno. Es biodegradable y menos inflamable que el gasóleo. Desventajas: los motores cuestan más de arrancar en frío, se reduce la potencia del motor y aumenta el consumo.

49 Biocombustibles (bioetanol y biodiesel).

50 Debate social sobre el uso de los biocombustibles.Se plantean como alternativa al petróleo en el transporte, pues emiten menos CO2 que él. Pero hay otros muchos impactos que hacen que no sean combustibles “ecológicos”: Consumo de agua para el riego. Uso de plaguicidas y pesticidas. Combustible empleado en maquinaria agrícola y en el transporte hasta la fábrica. Consumo de energía en el procesado y transporte del biocombustible. Al sustituir a cultivos alimentarios, en muchos lugares ha aumentado el precio de la comida. Pueden suponer una pérdida de biodiversidad al deforestar el bosque tropical para cultivar palma aceitera.

51 Debate social sobre el uso de los biocombustibles.Cultivos de algas. Posibles soluciones: Obtener biocombustibles de productos que no sirvan para alimentación humana, como la celulosa de hierba, virutas de madera, restos de cultivos o algas. Las algas crecen 30 veces más rápido que muchos vegetales y tienen un alto porcentaje de su peso en aceite, con lo que el rendimiento es mayor. El cultivo de algas puede resultar un buen sumidero de CO2.

52 3.5 Energía eólica. Los aerogeneradores convierten energía mecánica en eléctrica mediante una dinamo. Esta energía no emite ninguna contaminación. En España las zonas más propicias son: Galicia, La Mancha y Tarifa.

53 Energía eólica. Desventajas: Impacto visual. Muerte de aves.Aumento de la erosión, pues seca la superficie de suelo cercana. Puede producir ruidos e interferencias cuando las aspas son metálicas. Producción energética variable, pues depende del viento. Por ello se usa como complemento de otras fuentes. Esta energía es competitiva actualmente gracias a: Mejoras técnicas en la producción en serie de los aerogeneradores Escoger buenos emplazamientos. Aprovechar para realizar las paradas de mantenimiento en los períodos de viento flojo.

54 3.6 Energía mareomotriz. Las mareas son producidas por las interacciones entre la Tierra y la Luna. Sólo será rentable aprovechar las variaciones en el nivel del mar en zonas donde sean muy marcadas. En España, por ejemplo, sólo en el Atlántico y Cantábrico. Se construye un dique que aísla una zona cerrada de costa, por lo que el agua se ve forzada a pasar por unas turbinas, tanto al subir la marea como al bajar.

55 Energía mareomotriz. También se puede aprovechar la energía de las mareas con hélices.

56 3.7 Energía geotérmica. Utiliza el calor del interior de la Tierra, que es mayor en algunas zonas volcánicas, para obtener vapor de agua y agua caliente. En algunas zonas hay fuentes geotérmicas en las que brota agua caliente de forma natural, o vapor de agua (géiseres). En las centrales geotérmicas se inyecta agua por tuberías a cierta profundidad, y se recoge el vapor de agua a presión por otras cañerías, a las que se acoplan turbinas.

57 Energía geotérmica. Inconvenientes:Hay pocos lugares del planeta que sean apropiados. Existe riesgo de hundimiento al extraer agua caliente. Hay posibilidad de ruidos, olores o cambios climáticos locales. El país pionero en su utilización es Islandia, aunque también se usa en EEUU, México, Filipinas, Nueva Zelanda.

58 3.8 Hidrógeno como combustible.Es muy abundante y produce el triple de energía que el petróleo. Puede emplearse de 2 formas: 1. Quemándolo para obtener energía calorífica. 2. En pilas de combustible para obtener electricidad directamente. Cuando se quema para obtener energía, produce agua, por lo que su uso contribuiría a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. El problema actual es que el hidrógeno se obtiene a partir del gas natural en un proceso en el que se libera CO2.

59 Hidrógeno como combustible.Su forma ideal de obtención sería por hidrólisis del agua, utilizando corriente continua. Todavía está en investigación porque resulta caro, y además hay que considerar el origen de la electricidad utilizada. Otra posible solución sería por fotólisis (acción directa de la luz solar). Para su transporte se pueden utilizar los gasoductos existentes, donde podría ir mezclado en principio con el gas natural, y reemplazarlo cuando éste se agote.

60 Hidrógeno como combustible.En las pilas de combustible se combinan hidrógeno y oxígeno y se obtiene electricidad. En el cátodo (polo -) el hidrógeno se rompe dando H+ y electrones, que son conducidos por un circuito y producen la corriente eléctrica. Los H+ van al polo + de la pila (el ánodo) y reaccionan con el oxígeno y se libera agua.

61 3.9 Energía de fusión nuclear.La fusión es la unión de núcleos ligeros para dar otro más pesado, con lo que se libera gran cantidad de energía. Esta reacción ocurre en el Sol. Para la fusión, se eligen elementos que den residuos no radiactivos y que sean abundantes. Por ejemplo: Deuterio + tritio = helio + neutrones + muchísima energía

62 Energía de fusión nuclear.La fusión sólo puede darse si los núcleos se acercan 1000 veces más de la distancia normal, lo que requiere temperaturas altísimas: 10 millones de grados C en el sol y 100 millones en la Tierra, por la diferencia de gravedad. A estas temperaturas, los átomos están en estado de plasma, que está formado por sólo los núcleos, sin electrones, y tiene carga +. No existen materiales que puedan contener un plasma: debe almacenarse en “botellas magnéticas” (donde queda confinado gracias a fuertes campos electromagnéticos). Todavía no hay reactores nucleares utilizables comercialmente, esta energía aún está en fase de investigación básica.

63 Energía de fusión nuclear.Un tipo de reactor se llama de confinamiento magnético (tokamak), y es una botella magnética toroidal que mantiene el plasma circulando. Se alcanza la temperatura necesaria inyectando energía. Ventajas: No genera residuos radiactivos, aunque el reactor puede volverse radiactivo al absorber los neutrones liberados. Se gastan cantidades muy pequeñas de deuterio y de tritio. Por ejemplo, para obtener la electricidad que gasta una persona en toda su vida, harían falta 10g de deuterio extraídos de 500l de agua y 15g de tritio extraídos de 30g de litio.

64 4. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA.El ahorro energético como fuente de energía implica evitar pérdidas inútiles. Se podría ahorrar un 25% de la energía aplicando tecnologías que ya están desarrolladas. Tras la crisis del petróleo de 1973, se empezaron a aplicar medidas de ahorro: Cambios horarios en Europa, para ajustar el horario laboral con el solar. Ajustar los picos de consumo eléctrico con las horas en las que el suministro es más barato. Mejoras en el rendimiento de los motores de coches. Cogeneración: producción combinada de dos formas útiles de energía a partir de una única fuente de energía (por ejemplo, aprovechar el calor que se genera al producir electricidad para calentar agua). En los procesos industriales se usa energía y parte se pierde. La cogeneración recupera algo de esas pérdidas para otros usos. Por ejemplo, en industrias que requieren altas temperaturas (como altos hornos) las pérdidas de calor pueden mover turbinas y generar electricidad.

65 Medidas relacionadas con el uso de energía:1. Aumentar la eficiencia del sistema eléctrico. Actualmente se pierde un 66% de la energía durante el transporte, es decir, que hay que generar el triple de energía de la que consumimos. 2. Incentivar el ahorro: subvencionar aparatos que consuman menos y hacer auditorías para detectar pérdidas de energía. 3. Valorar el coste real de la energía que consumimos: Coste del ciclo de vida = precio del aparato + (gasto anual de energía x tiempo de vida estimado) Sirve para valorar el ahorro que implica su uso. 4. Valorar los costes ocultos de la energía: meter en el precio de la energía que se consume todos los gastos derivados de su generación (descontaminar, calentamiento climático, accidentes nucleares, tratamiento de residuos…)

66 Medidas relacionadas con el uso de energía:5. Reducir el consumo por sectores: 40% Transporte (turismos) 32% Industria (química, procesado de cemento, vidrio…) 16% Doméstica (calefacción, agua caliente) 6. Medidas de ahorro personales: Usar más es transporte público que el privado. Arquitectura solar pasiva (aislamientos…) Comprar electrodomésticos de bajo consumo. Reciclar el vidrio, papel…

67 5. RECURSOS MINERALES: METALÍFEROS Y NO METALÍFEROS.Metalíferos. Para obtener metales y energía (el uranio). Yacimientos: lugares en los que los minerales están concentrados. Son rentables cuando la proporción de un metal es alta (es decir, cuando un mineral es mena de cierto metal). Minas: explotaciones de un yacimiento. Pueden ser a cielo abierto o subterráneas. Los metales no están en estado puro, por lo que se extrae el metal y se desechan las escorias, que se suelen acumular en montones junto a las minas.

68 5.1 Minerales metalíferos.Los más abundantes son: Al  el más abundante. Ligero. Resiste la corrosión. Sus yacimientos son superficiales (las lateritas tropicales) Fe  Acero (Fe + C); acero inoxidable (acero + Cr, Ni). Mn  Para fabricar acero y pinturas. Cr  Acero inoxidable; ladrillos resistentes al fuego; pinturas. Ti  Ligero. Resiste la corrosión. Aviones, pinturas, prótesis óseas.

69 Minerales metalíferos.Son más escasos: Cu  Latón (Cu + Zn); bronce (Cu + Sn). Conductor, dúctil. Pb  Flexible. Tuberías, baterías, antidetonante en gasolina. Zn  Latón (Cu + Zn). Galvanizado: protege Fe o acero de la corrosión. Sn  Bronce (Cu + Sn), peltre (Pb + Sn). Aviones, soldaduras. Ag  Fotografía, monedas, cubiertos, joyería. Au  Indestructible (se reutiliza tras fundirse). Resiste la corrosión. Hg  Líquido, muy denso. Termómetros, industrias de papel y plásticos. Venenoso. U  Radiactivo. Centrales nucleares.

70 Minerales metalíferos.Las reservas de un mineral son variables: dependen de la demanda y del coste de extracción. La tendencia actual es sustituir minerales por otros materiales con mejores prestaciones y más ligeros. Por ejemplo, los plásticos que son derivados del petróleo (PVC, poliuretano) en conducciones o las cerámicas en los motores. Siderurgia: La extracción de hierro se hace en los altos hornos, donde se quema con un carbón especial, el coque.

71 Minerales metalíferos.Obtención del aluminio: actualmente se obtiene a partir de mineral bauxita, que está presente en los suelos de laterita tropicales. El proceso gasta mucha energía, pues de deben alcanzar temperaturas muy altas y se utiliza corrientes continua. Los principales impactos ambientales de la obtención del aluminio son: Deforestación y pérdida de biodiversidad en las selvas tropicales al extraer y transportar la bauxita. Aumento de las diferencias sociales Norte- Sur, pues los países pobres aportan la materia prima, y el procesado se hace en países ricos (que venderán el producto final). Gran gasto de energía durante el proceso por electrólisis.

72 Impactos de la minería. Atmósfera: partículas sólidas, polvo y gases. Contaminación sonora. Aguas: por escorrentía y arrastre de partículas sólidas. Los acuíferos se contaminan por aceites e hidrocarburos. Suelos: ocupación irreversible y modificación de su uso. Flora y fauna: por eliminación directa y desaparición al eliminar el suelo. Paisaje y morfología: los movimientos de tierras alteran el paisaje de forma global. Sociocultural: aumento del tráfico.

73 Medidas legislativas en España:Las compañías mineras deben introducir los gastos de la realización de una EIA y de restaurar el paisaje tras la explotación cuando calculan la rentabilidad del proyecto.

74 5.2 Minerales no metalíferos.Incluye minerales usados como fertilizantes y materiales (rocas) de construcción. Fertilizantes: N, P, K. N  fijación de nitrógeno atmosférico, de forma natural (atmosférica o biológica) y de forma artificial (por el ciclo de Haber-Bosch) P  Depósitos en los fondos marinos (por lo tanto el reciclado hacia los continentes es lento) K  Sales marinas, depositadas tras la evaporación del agua.

75 Minerales no metalíferos.Cementera. Rocas para la construcción (áridos). Son el grupo de mayor volumen y peso de todos los minerales. Bloques de piedras: construcciones, arquitectura tradicional, ornamentales. Rocalla: cualquier tipo de roca triturada. Se usa en firmes de carreteras y vías y en la fabricación de hormigón. Arena y grava: extraídas de graveras (cauces, playas, flechas). Se encarecen con el transporte. Cemento: caliza + arcilla, cocidas a temperaturas > 1400º C y trituradas. Después, se añade agua y se forma la masa. Las cementeras se instalan cerca de canteras de caliza.

76 Minerales no metalíferos.Rocas para la construcción. Hormigón: cemento + arena o grava. Si se añaden barras de hierro, se llama hormigón armado. Yeso: polvo blanco resultante de calcinar la roca. Se mezcla con agua. Arcilla: se llama adobe cuando son ladrillos sin cocer de paja y arcilla. Cuando se cuece al horno se fabrican ladrillos, tejas o baldosas. Los azulejos están vidriados y cocidos. Vidrio: arena de cuarzo + sosa + cal, derretidas a temperaturas mayores de 1700º C. Se enfría rápidamente.