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Recursos energéticos y minerales 1
RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES
1. Recursos energéticos
El 99% de la energía utilizada por hombre proviene de forma
directa o indirecta del Sol. Proceden directamente del sol la
energía solar (fotovoltaica y térmica) y la energía de la biomasa.
Proceden indirectamente do sol la energía hidráulica, la eólica y
la energía de los combustibles fósiles. El 1% restante tiene su
origen en la propia Tierra y en la interacción entre la Tierra, la
Luna y el Sol y está representada por la energía geotérmica, la
energía nuclear y la energía de la mareas o mareomotriz.
A. Fuentes de energía convencionales y alternativas
Las fuentes de energía
más utilizadas en la actua-
lidad son los combustibles
fósiles (carbón, petróleo y
gas natural), la energía
hidroeléctrica y la energía
nuclear de fisión, que
constituyen las llamadas
fuentes de energía con-
vencionales.
Dados los problemas que
ocasiona el uso de los
combustibles fósiles y de la fisión nuclear (carácter no renovable,
alto coste y contaminación asociada, tanto a la extracción y
transporte, como a su uso, riesgo de accidente radioactivo, etc.),
se está promoviendo el uso y la investigación de fuentes de
energía alternativas o nuevas, de carácter renovable o no, entre
las que destacan la energía eólica -que está alcanzando un gran
desarrollo en Galicia-, la energía solar, tanto térmica como
fotovoltaica, la biomasa, tanto desde el punto de vista de la
obtención de biocombustibles a partir de la misma, como de su
uso para obtener energía eléctrica, la energía de las mareas y de
las olas, la geotérmica, el hidrógeno y, en el futuro, la fusión
nuclear.
B. El sistema energético
La energía puede aparecer bajo muchas formas: calorífica,
electromagnética, mecánica, potencial, química, nuclear,
luminosa, etc. Cada una de las fuentes existentes proporciona
una forma de energía que puede ser usada directamente o
transformada en otra forma diferente. Así por ejemplo, la
energía química que posee el carbón es transformada por medio
da su combustión en energía calorífica que usamos directamente
(calefacción y otros usos) o se transforma en energía eléctrica
para su distribución a los centros de consumo, a veces muy
alejados.
Se conoce como sistema energético al conjunto de procesos
necesarios para el uso de la energía. Básicamente los procesos
que constituyen un sistema energético son los siguientes:
• Proceso de captura de la energía primaria o de explotación
de la fuente de energía. Ejemplos de procesos de captura son
la instalación de un aerogenerador y la construcción de un
embalse para retener agua. Ejemplos de extracción o
explotación son la perforación de un pozo petrolífero, la
explotación de un yacimiento de carbón, el cultivo de colza
para obtener biodiesel, etc.
• Proceso de transformación en energía secundaria, que
consiste en generar la fuente de energía que se podrá utilizar
directamente. Obtención de gasolina y otros combustibles en
una refinería de petróleo, transformación de la energía del
agua en energía eléctrica en las centrales hidráulicas, o de la
energía do carbón en energía eléctrica en las centrales
térmicas, etc.
• Proceso de transporte de los recursos energéticos secunda-
rios hasta el lugar de consumo: transporte de gasolina,
transporte de energía eléctrica, etc.
• Consumo de la energía secundaria que generalmente es
transformada en otra forma de energía mediante un conver-
tidor adecuado. Transformación de la energía química de la
gasolina en trabajo mecánico mediante los motores de
explosión, transformación de la energía eléctrica en trabajo
mecánico, luz, calor, etc.
En sentido amplio, un convertidor es un componente del sistema
energético (presa y turbina, caldera, motor, etc.) que permite la
transformación de una forma de energía en otra para facilitar su
Recursos energéticos y minerales 2
transporte y uso. Ejemplos de convertidores son los alternado-
res, motores eléctricos, motores de explosión, estufas, calderas
de combustión, etc
Cada proceso de conversión implica unas ciertas perdidas de
energía asociadas a cada fase de la cadena energética, que será
menos eficiente cuanto más larga sea ésta. Además, durante el
transporte se pierde parte de la energía por lo que la distancia
entre los centros de producción y de consumo supone una
disminución de la eficacia del sistema energético.
C. Rendimiento energético
Se llama rendimiento de un sistema a la relación entre la energía
suministrada y la que obtenemos de él, expresada en tantos por
ciento. Así por ejemplo, el rendimiento de un motor de explosión
será la relación entre la energía mecánica recogida en el eje de
la máquina y la contenida en el combustible utilizado.
El rendimiento será menor del 100 % (el de un automóvil es del
13 %), debido a la existencia de perdidas energéticas, algunas de
las cuales son inevitables, mientras que otras se podrán corregir
mejorando la eficiencia del sistema energético. Cuando la
energía es barata no se tienen en cuenta estas perdidas, excepto
en el caso de que existan restricciones energéticas.
D. Costo energético
El costo energético es el precio que pagamos por utilizar la
energía secundaria (recibo de la luz, coste de la gasolina, etc.).
Pero además existen otros costes ocultos, como los asociados
con los equipos e instalaciones implicadas en todo el proceso
energético: los de construcción, mantenimiento, desmantela-
miento y eliminación del impacto producido por su construcción
(este último puede ser muy elevado en el caso de las centrales
nucleares o en el de las minas de carbón a cielo abierto). Otros
costes ocultos son los impactos ambientales que provocan las
distintas fases del sistema energético y sus consecuencias (por
ejemplo, las mareas negras), que muchas veces se abonan con
los impuestos que todos pagamos.
2. Energías convencionales
Las fuentes de energía usadas tradicionalmente, las llamadas
fuentes de energía convencionales son los combustibles fósiles
(carbón, petróleo y gas natural), la energía hidroeléctrica y la
energía nuclear de fisión.
A. Combustibles fósiles
En la actualidad, el 79,6 % de la energía usada en el mundo
procede de los combustibles fósiles, que producen graves
problemas de contaminación y el incremento
del efecto invernadero debido a sus emisio-
2nes de CO y de otros gases. Además hay que
tener en cuenta que se trata de recursos no
renovables, y aunque no se atisba un grave
riesgo de agotamiento en los próximos años,
si se mantiene la actual tasa de utilización
llegará un día, no muy lejano, en el que se
agoten. De ahí la necesidad de buscar otras
fuentes energéticas sustitutivas que sean
baratas, limpias y renovables que permitan un
desarrollo energético sostenible.
Nota: Se denomina recurso a la estimación
teórica de la cantidad total que hay en la
corteza terrestre de un determinado combus-
tible fósil o de un mineral. Se denomina reser-
va a la cantidad de un combustible fósil cuya explotación resulta
posible y económicamente rentable.
1. El carbón
El carbón se formó por la acumulación de restos vegetales en el
fondo de pantanos, lagunas o deltas, que en ausencia de oxígeno
sufrieron un proceso de fermentación debido a la acción de
ciertas bacterias sobre la celulosa o la lignina, cuyo resultado fue
2la formación de carbón, metano y CO . Habitualmente, los
estratos de carbón aparecen entre estratos de pizarra.
El carbón es un combustible de un alto poder calorífico y uno de
los más abundantes (se estiman reservas para 220 años al actual
ritmo de consumo), pero también es el más sucio y, debido a su
elevado contenido en azufre, cuando se quema expulsa una gran
2cantidad de SO , lo que le convierte en el principal causante de
2la lluvia ácida. Además, emite el doble de CO que el petróleo.
Dependiendo de la profundidad a la que se encuentre, el carbón
se explota a cielo abierto o mediante minas. Las explotaciones a
cielo abierto son más económicas, pero su impacto ambiental y
paisajístico es mayor, afectando a grandes extensiones de
terreno. La actual legislación obliga a las compañías a efectuar
restauraciones una vez finalizada la explotación. Si el yacimiento
se encuentra a mayor profundidad, será necesario perforar una
mina, lo que aumenta los costes económicos y los riesgos de
accidente y enfermedades derivadas como, por ejemplo, la
silicosis.
Por otro lado, las minas generan grandes escombreras formadas
por estériles (productos no aprovechables) que ocupan mucho
terreno, produciendo un gran impacto paisajístico, la
contaminación del aire por la producción de grandes nubes de
polvo y la contaminación de las aguas superficiales y
subterráneas por lixiviados.
El principal uso del carbón es su combustión en las centrales
térmicas para producir electricidad (el 30% de la energía eléctrica
mundial proviene de esta fuente). El calor resultante de dicha
combustión se utiliza para obtener vapor de agua, que hará girar
unas turbinas que moverán unos alternadores que
transformarán la energía mecánica en eléctrica.
Actualmente existen varias estrategias para minimizar el impacto
ecológico de estas centrales. Algunas de ellas son:
• Mezcla o sustitución del carbón de peor calidad con otros
que generen más calor y de menor contenido en azufre.
• Preprocesado del carbón, machacándolo y lavándolo para
eliminar la mayor cantidad de azufre posible.
Recursos energéticos y minerales 3
• Diseño de centrales térmicas más eficientes, que incluyen
sistemas de eliminación de los componentes sulfurados antes
de emitir los gases de la combustión.
2. El petróleo
El petróleo se originó por la muerte masiva del plancton marino,
debido a cambios bruscos de temperatura o salinidad del agua,
que al sedimentar junto a cienos y arenas formó los barros
sapropélicos. La materia orgánica se convierte en hidrocarburos
por un proceso de fermentación, mientras que los cienos se
transforman en arcillas que constituyen la roca madre, que
queda impregnada por dichos hidrocarburos. Con el tiempo los
hidrocarburos migran hasta que se encuentran con una roca
impermeable (roca de cobertera) y quedan alojados en los poros
o huecos de otras rocas llamadas rocas almacén: areniscas,
calizas con huecos de redisolución, etc. Si afloran a la superficie,
se disipan en la atmósfera y dejan un residuo sólido bituminoso
llamado asfalto.
El petróleo se extrae en forma de crudo, constituido por una
mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos. Se somete
a un proceso de refinado, conocido con el nombre de destilación
fraccionada, en el que se separan las distintas fracciones que lo
forman: primero se separan los productos gaseosos (metano,
etano, butano, etc.), a continuación los líquidos (gasolina, nafta,
queroseno, fuel, etc.), quedando finalmente depositados los
sólidos (alquitranes y betunes).
Su transporte se realiza a través de oleoductos y mediante
grandes petroleros, cuyos accidentes pueden tener graves
consecuencias.
Entre los principales usos del petróleo podríamos citar los gases
licuados (de utilización doméstica e industrial en calefacciones y
calderas), gasolina (automóviles), nafta y queroseno (para la
industria química y como combustibles de los aviones), gasóleos
(para vehículos diesel u calefacciones domesticas), fuel (en las
centrales térmicas para la generación de electricidad en las
calefacciones domésticas y en los generadores de calor indus-
trial).
Otros productos resultantes de la destilación fraccionada se
utilizan como materias primas para la industria química,
pesticidas, plásticos, fibras sintéticas, pinturas, medicinas,
etcétera.
Pero el principal uso del combustible es para el transporte. A
pesar del encarecimiento en su precio, aún existen dificultades
para sustituirlo por otro tipo de energía.
3. El gas natural
El gas natural procede, al igual que el
resto de los hidrocarburos, de la fermen-
tación de la materia orgánica acumulada
en los sedimentos marinos. Está com-
puesto por una mezcla de hidrógeno,
metano, butano, propano y otros gases
en proporciones variables.
Su extracción es muy sencilla y
económica, pues debido a la presión a
que se encuentra, el gas fluye por sí solo.
Su transporte se realiza principalmente
mediante gasoductos que, aunque
requieren una fuerte inversión, son muy
sencillos y de bajo riesgo. Un peligro
asociado es el escape de metano, que,
como ya sabemos, es un gas de efecto invernadero mucho más
2potente que el CO .
Otro método de transporte del gas natural consiste en licuarlo a
bajas temperaturas y trasladarlo en barcos similares a los
petroleros.
El gas natural se utiliza directamente en los hogares (calefacción,
cocinas, etc.), en la industria y en las centrales térmicas, en las
que comienza a sustituir al carbón. Produce un 65 % menos de
2 2CO que los otros combustibles fósiles y no emite NO ni SO , por
lo que no causa lluvia ácida. Además, en las centrales térmicas es
más eficiente que el carbón o el petróleo.
Muchos analistas creen que el gas natural es el combustible ideal
para utilizar hasta que se produzca la transición a otras fuentes
de energía renovables (como el hidrógeno, que podría utilizar la
infraestructura de distribución del gas natural). Sin embargo se
estima que las actuales reservas sólo durarían unos veinte años
si se utilizase sustituyendo a los otros combustibles fósiles.
B. Energía nuclear de fisión
En los años cincuenta se construyeron un en los países
desarrollados un gran número de centrales nucleares para
producir energía eléctrica a partir de la energía liberada en los
procesos de fisión nuclear de isótopos de uranio.
Los enormes costes de construcción y mantenimiento de las
centrales, los fallos y paradas de los reactores y la difícil gestión
de los residuos radiactivos, la han convertido en una fuente de
energía problemática y controvertida.
Así, de ser considerada como panacea de los problemas
energéticos del mundo, ha pasado a ser considerada corno un
método peligroso e inadecuado de producir energía. La
construcción de centrales se ha paralizado en casi todos los
países desarrollados y actualmente existe un debate abierto
sobre su futuro.
Funcionamiento de un reactor nuclear
Al dividirse un núcleo de uranio-235, por el impacto de un
neutrón, se forman dos núcleos más ligeros y se libera energía y
neutrones, que al chocar con nuevos núcleos de uranio provoca-
rán, a su vez, la fisión (ruptura) de éstos produciendose una
reacción en cadena que si no se controla da lugar a una explo-
sión atómica debido a la gran cantidad de energía liberada en
poco tiempo. Para controlar la velocidad de reacción, se introdu-
ce entre las barras de combustible nuclear un moderador que
absorbe los neutrones con lo que no pueden producir nuevas
fisiones, "enfriando" así la reacción. Este material moderador es
agua en un 75 % de los reactores, grafito sólido en un 20 % o
Recursos energéticos y minerales 4
2agua pesada (D O) en un 5%.
Para extraer el calor producido por las reacciones nucleares
existen diversos diseños de reactores, de los que el más común
2es el refrigerado por agua ligera (H O). Por seguridad se utilizarán
circuitos independientes entre sí, para evitar que la radiactividad
salga fuera del reactor. El circuito primario, en contacto con el
material radiactivo, está confinado dentro de la vasija principal
del reactor, y el agua de este circuito nunca abandona el mismo.
El circuito de refrigeración secundario enfría al primario,
originando vapor, el cual impulsará unas turbinas que moverán
una dinamo y producirán electricidad. Existe un tercer circuito,
destinado a condensar y enfriar el vapor producido en el
secundario, cuya agua entra y sale de un depósito o río exterior.
Aunque no presente ningún tipo de contaminación radiactiva,
una central nuclear puede provocar impactos al afectar al
microclima de la zona, haciéndolo más cálido y húmedo.
Además, el agua de refrigeración incrementa la temperatura de
los ríos donde va a parar y puede alterar térmicamente los
ecosistemas colindantes.
El combustible nuclear se obtiene a partir de mineral de uranio,
que se procesa para separar el uranio-235 del resto de los
isótopos de este elemento. Después se enriquece añadiéndole
plutonio-239 para mejorar la reacción de fisión y así fabricar las
barras de combustible que serán utilizadas en los reactores.
Al cabo de tres o cuatro años la concentración de uranio-235 es
demasiado baja como para mantener la reacción de fisión, por
lo que las barras se retiran y se almacenan en una piscina dentro
del mismo reactor. Cuando existen suficientes barras gastadas,
éstas se transportarán a las centrales de reprocesado, donde se
extrae el plutonio y otros isótopos de corta vida media. Los
residuos restantes permanecerán activos al menos 10.000 años.
Actualmente se está investigando un proceso, conocido como
amplificación de energía, basado en otras reacciones de fisión
(torio-232) que no se activan por sí mismas. Para realizar la fisión
es necesario un acelerador de partículas que hace chocar
protones contra un bloque de plomo, inyectando los neutrones
resultantes en el reactor para que éste funcione. Las ventajas de
este diseño son, por una parte, la sustitución de restos peligrosos
(los de plutonio) por otros que lo son menos (los del torio), y por
otra, que la reacción sólo se mantiene mientras inyectemos
neutrones, deteniéndose automáticamente si esto se
interrumpe, lo que minimiza las posibilidades de accidentes.
C. Energía hidroeléctrica
La energía potencial del agua es transformada en energía
eléctrica mediante los embalses, que permiten concentrar y
almacenar dicha energía. Al abrir las compuertas se libera esta
energía, impulsando unas turbinas, las cuales están conectadas
a una dinamo, que transformará la energía mecánica en
eléctrica.
La energía hidroeléctrica es de bajo coste y de mínimo
mantenimiento. Además, no emite ningún tipo de contaminación
durante su funcionamiento. Los embalses, además, permiten la
regulación del caudal de los ríos y el aprovechamiento del agua
para otros usos.
Como aspectos nega-
tivos podemos desta-
car: la reducción de
la diversidad biológi-
ca, la dificultad de la
emigración de los
peces y de la nave-
gación fluvial, la
disminución del cau-
dal de los ríos, la
m o d if ic a c ió n d e l
nivel freático, las
variaciones en el
m ic ro c l im a y la
eutrofización de las
aguas. Además, genera riesgos geológicos de tipo mixto al
acelerar la erosión y la sedimentación que produce su
colmatación. También conlleva riesgos inducidos por catástrofes
debidas a la posible rotura de la presa. Los costes de
construcción son bastante elevados, implican la destrucción de
tierras de labor y el traslado de poblaciones. Debido a la toma de
conciencia sobre el impacto producido por las grandes presas, se
están reduciendo mucho los proyectos de nuevas
construcciones.
Una alternativa a los embalses son las minicentrales, pequeñas
centrales hidroeléctricas que permiten atender más
adecuadamente la demanda, además de causar un menor
impacto ambiental y tener un coste económico menor.
3. Energías alternativas
En vista de los problemas que implica la utilización de las fuentes
de energía convencionales, se están buscando otras alternativas,
algunas de las cuales son nuevas y otras no tanto, pero casi todas
ellas son renovables y de bajo impacto ambiental.
A. Energías procedentes del Sol
1. Sistemas arquitectónicos pasivos
Una gran parte de la energía consumida en los hogares se utiliza
para calentarlos, enfriarlos e iluminarlos, actividades en las que
se puede conseguir un gran ahorro de energía y de dinero.
Para este fin utilizaremos un diseño adecuado que coincida con
la arquitectura
tradicional de
c a d a z o n a .
A d e m á s , s e
c o n s t r u i r á n
casas que se
c a l i e n t e n o
e n f r í e n
p a s i v a m e n t e ,
utilizando para
ello la luz del
Recursos energéticos y minerales 5
Sol, con paredes y cubiertas bien aisladas. Ésta es la llamada
arquitectura bioclimática, heredera del saber de la arquitectura
popular.
Es posible conseguir, con un consumo mínimo, edificios
confortables y con oscilaciones de temperatura muy pequeñas
a lo largo del año. El diseño, la orientación, el espesor de los
muros, el tamaño de las ventanas, los materiales de construcción
empleados y el tipo de acristalamiento son algunos de los
elementos de la arquitectura solar pasiva.
2. Centrales térmicas solares
En este caso se utiliza el calor procedente del Sol para la
producción de electricidad, para lo que hay que capturar y
concentrar la luz solar mediante tres posibles diseños: un disco
parabólico que concentre la luz en un punto, un conducto
parabólico que enfoque la luz en una línea y un conjunto de
espejos planos distribuidos en una gran superficie que reflejan
la luz hacia un único punto de una torre central. Una vez
concentrado el calor solar, se utilizará un fluido para almacenarlo
(aceite, sodio líquido, ....) y posteriormente se convertirá en
electricidad.
3. Centrales solares fotovoltaicas
En este caso, se convierte directamente la luz del Sol en
electricidad, para lo que se utiliza un material semiconductor
(como el silicio) que al absorber fotones proporciona una
corriente de electrones, esto es, una corriente eléctrica.
Cada célula se ha de realizar a partir de silicio monocristalino,
por lo que su fabricación es muy cara. Además, el menor defecto
en el cristal echa a perder la célula.
La energía fotovoltaica genera electricidad sin contaminación, sin
ruido y sin partes movibles. Sus instalaciones necesitan un
mantenimiento mínimo y no requieren agua.
En muchos casos su rentabilidad, pese a su alto precio, se
encuentra en que se pueden establecer en zonas donde el coste
de la conexión de la red eléctrica sería mucho más elevado. Su
implantación en países en vías de desarrollo sería muy
interesante, pues al no poseer una red de distribución eléctrica,
su uso sería más económico.
Los inconvenientes que presenta este tipo de energía son el
espacio necesario para su instalación, su impacto visual y la
variabilidad de su producción.
En España incide una radiación solar media de 1.500
kilovatios/hora por cada metro cuadrado y año.
Actualmente España es el primer productor europeo de células
solares y paneles fotovoltaicos destinados a la exportación. Sin
embargo, como productor de este tipo de energía aún queda un
largo camino por recorrer.
4. Energía de la biomasa
La biomasa es una importante fuente que, puede contribuir a
paliar el déficit energético actual, ya que es renovable, barata y
requiere tecnologías poco complejas. Es proporcionada por una
gran diversidad de productos, entre los que se incluyen los
forestales (leña, madera o desechos madereros), desechos
agrícolas (paja), desechos animales (excrementos procedentes
de granjas) y basura (papel, cartón, restos de alimentos).
El uso de la energía almacenada en la biomasa será renovable
siempre que replantemos tantos árboles y plantas como
utilicemos. De esta forma, además, no alteraremos la cantidad
2neta de CO existente en la atmósfera.
Basuras urbanas. Debido a nuestro tipo de vida actual, se ha
incrementado en las basuras la presencia de componentes
combustibles, como el papel, el cartón, etc. La eliminación de las
basuras por incineración permite aprovechar la energía liberada
en la combustión para generar energía eléctrica.
Transformación en biocombustibles. Los residuos orgánicos
pueden transformarse, mediante la acción de bacterias y otros
procesos químicos, en biocombustibles líquidos o gaseosos.
Uno de éstos es el biogas (60% metano y 40% dióxido de
carbono), producido por la descomposición anaerobia de los
residuos y obtenido mediante la inserción de tuberías en el
terrero donde se hayan enterrado los residuos. El etanol (Fig.
11.24a) se puede obtener de la fermentación y posterior
destilación de cereales, remolacha y caña de azúcar. Este
proceso se está llevando a cabo desde 1987 en Brasil, utilizando
como origen la caña de azúcar. En Estados Unidos se obtiene a
partir del maíz, pero su coste es mayor. El etanol se utiliza
mezclado con gasolina.
Otros biocombustibles son el metanol, que puede obtenerse a
partir de madera, restos agrarios, basuras y carbón, y los
bioaceites (biodiesel), producidos a partir de semillas
oleaginosas, como la colza, el girasol y la soja (Fig. 11.24b). Estos
últimos pueden utilizarse sin refinar en motores diesel
modificados, o mediante un procesado químico previo en
cualquier motor diesel mezclado con gasoil.
Algunos problemas que representan estos biofueles líquidos son
los cambios que hay que realizar en los automóviles, lo
altamente corrosivo de los alcoholes y las emisiones de NOx y
gas formaldehído, potencialmente cancerígeno. Además, los
coches propulsados por estos combustibles son mucho más
difíciles de arrancar en climas fríos, disminuyendo su autonomía
entre un 30% y un 40%.
Recursos energéticos y minerales 6
5. Energía eólica
La humanidad lleva muchos siglos utilizando la energía eólica
gracias a los molinos de viento. Actualmente se utilizan unos
molinos altamente tecnificados, los aerogeneradores, para su
obtener en energía eléctrica, mediante el acoplamiento de una
dinamo que generará dicha energía.
La eólica es un tipo de energía que no emite contaminación
alguna. Como aspectos negativos destacamos su impacto visual,
la muerte de aves y el incremento de la erosión, ya que se seca
la superficie del suelo cercana. Asimismo, si se utilizan aspas con
componentes metálicos, se producen ruidos e interferencias
electromagnéticas.
Los costes de esta energía no han dejado de disminuir en los
últimos años y actualmente es una fuente de energía
económicamente competitiva. Su producción energética varía
mucho, debido a los cambios del viento, exceptuando zonas
como Galicia, La Mancha o Tarifa. Por este motivo, se utiliza
como complemento a otras fuentes tradicionales de energía.
B. Energías independientes de la energía solar
1. Energía mareomotriz
Las interacciones del sistema Tierra-Luna-Sol producen una serie
de variaciones en el nivel del mar conocidas como mareas, de las
que se puede obtener energía eléctrica. Se trata de una energía
limpia renovable aunque no es nueva sino que se viene
empleando desde el siglo XII en los molinos destinados a moler
grano y en los aserraderos. En 1966 se construye la primera
central mareomotriz en la desembocadura del Río Rance
(Francia) de la que, en la actualidad, se obtiene electricidad
suficiente para abastecer a la región de la Bretaña francesa.
Su funcionamiento basa en construir una presa que cierre una
bahía y deje que la marea la atraviese. Se puede aprovechar la
energía cinética que resulta tanto de la entrada de agua hacia la
bahía como de la que sale de ella para mover una turbina que
hace girar el generador, convirtiendo la energía cinética en
energía eléctrica.
2. Energía geotérmica
El calor existente en el interior de la Tierra es también una
fuente de energía. En las zonas volcánicas es posible utilizar la
energía geotérmica para obtener vapor de agua y agua caliente.
En las centrales geotérmicas se puede introducir agua fría a
través de cañerías a cierta profundidad y recoger el vapor de
agua que sale a presión a través de otras cañerías. El vapor es
capaz de mover una turbina que, a su vez, hace girar un genera-
dor. Este último transforma la energía cinética en eléctrica. Este
sistema se comenzó a aplicar en Italia en 1904. Actualmente, los
primeros productores son EEUU, Filipinas y México.
También se puede aprovechar el agua caliente resultante del
proceso para la calefacción y agua caliente de los hogares y para
calentar los invernaderos, como es el caso de Islandia.
El problema de este tipo de energía es que, aunque es limpia, no
es renovable, pues la energía térmica de los pozos no dura más
de 15 años y, sin embargo, tarda millones de años en volver a
regenerarse.
3. El hidrógeno como combustible
El hidrógeno es el gas más abundante en el universo (constituye
el 75% de su masa). Es también muy abundante en la Tierra, pero
combinado formando el agua y otras moléculas.
En 1994 comenzaron a circular por Bruselas los primeros
autobuses urbanos movidos por hidrógeno (en Madrid, en mayo
de 2003).
Sin embargo, en la actualidad, la mitad del hidrógeno utilizado
en el mundo se extrae del gas natural, tras hacerlo reaccionar
con vapor de agua en un convertidor catalítico. En dicho proceso
2se libera CO a la atmósfera. También se puede obtener a partir
de otros combustibles fósiles (carbón y petróleo) y de la
biomasa. Por tanto, su producción implica un consumo de
2combustibles fósiles y, a su vez, una emisión de CO a la
atmósfera.
El mecanismo ideal para su obtención sería a partir de la
electrólisis, que consiste en utilizar una corriente continua para
descomponer el agua en sus dos componentes: hidrógeno y
oxígeno. Sin embargo resulta cinco veces más caro que cualquier
otro empleado para obtener electricidad.
A pesar de todos los inconvenientes, el hidrógeno obtenido, al
igual que el gas natural, se puede quemar para obtener energía.
Pero, a diferencia de éste, el subproducto resultante no es
contaminante, ya que se trata de agua. Además, puede ser
transportado por los gasoductos, en principio mezclado con gas
natural para posteriormente, cuando dicho combustible se
agote, reemplazar a éste.
Otra forma de utilización del hidrógeno es en las pilas de
combustible. Ya fue utilizado por la NASA para proporcionar
energía eléctrica a los satélites artificiales. Estas pilas son una
especie de baterías que convierten en electricidad la energía
química del hidrógeno, que entra en ellas junto con el oxígeno.
En el cátodo (polo -) de la pila se produce la ruptura del hidróge-
no en H y electrones. Estos últimos son conducidos a través de+
un circuito, originando la corriente eléctrica. Los iones del
hidrógeno atraviesan la pila y se dirigen hacia el ánodo (polo +),
donde reacciona con el oxígeno, liberando agua.
Sin embargo, como ya explicamos, la mayoría del hidrógeno se
obtiene a partir del gas natural, lo que se traduce en emisiones
2de CO en otro lugar.
4. Energía de fusión nuclear
Se denomina fusión a la unión de núcleos ligeros para dar origen
a otro más pesado, liberándose en dicho proceso de una enorme
cantidad de energía (éste es el mecanismo que proporciona
energía al Sol y a las estrellas).
Si bien se conoce bien el proceso desde el punto de vista teórico,
en la práctica no se ha conseguido obtener energía por procesos
de fusión. Se espera que dentro de 40 o 50 años dispongamos de
la tecnología necesaria para obtener energía por este sistema.
Recursos energéticos y minerales 7
4. Uso eficiente de la energía
A partir de la crisis del petróleo de 1973 se planteó la necesidad
del ahorro energético. En la actualidad, los altos precios del
petróleo y el impacto ambiental de su uso han vuelto a poner de
manifiesto la necesidad de la reducción del consumo energético.
Uno de los mecanismos de ahorro es la cogeneración de energía,
es decir, la producción combinada de dos formas útiles de
energía (como electricidad y vapor de agua) a partir de una única
fuente de combustible. Este sistema permite utilizar
prácticamente un 90% de la energía del combustible, contra el
33% de eficiencia típica del sistema eléctrico. La cogeneración
está generalizada en las industrias conserveras de Galicia y en
otros sectores.
Las medidas específicas de ahorro respecto al uso de la energía
son las siguientes:
1. Aumentar la eficiencia en el sistema eléctrico. El sistema de
transporte eléctrico tiene una eficiencia global del 33%, es decir,
se pierde el 66 % de la energía generada. Incentivar el ahorro
mediante ayudas económicas para que los consumidores
compren bombillas y aparatos eléctricos de bajo consumo, así
como la realización de auditorias energéticas con el fin de
detectar y corregir las pérdidas de energía.
2. Valoración del coste real de la energía que consumimos.
3. Valoración de los costes ocultos de la energía. La energía
eléctrica puede ser limpia para los consumidores, pero su
generación produce contaminación en otro lugar, en el caso de
que proceda de una central térmica que funcione con carbón o
con petróleo o si procede de una central nuclear.
4. Reducción del consumo en los diferentes sectores. En España
desde 1988, el transporte es el sector que consume más energía,
aproximadamente el 40%. Le sigue la industria, con un 32% y, en
tercer lugar, está el consumo de energía en los hogares. con 16%.
En el transporte, el mayor gasto es el de los turismos (45%). Las
industrias que más energía consumen son las industrias
relacionadas con el procesado de los minerales no metálicos
(cemento, cerámica y vidrio, principalmente).En el hogar, el
mayor gasto lo produce la calefacción y agua caliente.
5. Medidas de ahorro personales. Cada uno de nosotros
podemos ahorrar energía si adoptamos las siguientes actitudes:
• Usar más el transporte público y menos el privado.
• Utilizar la arquitectura solar pasiva en la medida de lo
posible. Aislar techos y paredes e instalar dobles ventanas
para evitar las pérdidas energéticas de nuestras viviendas.
• Comprar electrodomésticos eficientes, lámparas de bajo
consumo y cocinar con olla a presión. Instalar termostatos en
los aparatos eléctricos.
• Aumentar el reciclado de vidrio y papel.
5. Recursos minerales
Nuestra sociedad necesita un flujo continuo de materias primas,
entre las que destacan, por su importancia, los recursos
minerales. Los recursos minerales se clasifican en : metalíferos
(hierro, cobre, plomo, etc) y no metalíferos (fertilizantes,
combustibles fósiles y materiales de construcción).
A. Recursos minerales metalíferos
Los recursos minerales metalíferos se emplean en la obtención
de metales y de energía (como es el caso del uranio). La industria
actual depende de unos 88 minerales diferentes.
Los minerales se extraen de aquellos lugares en los que los
elementos se encuentran concentrados: los yacimientos. Para
que un yacimiento resulte económicamente rentable, los
minerales que lo constituyen han de contener una proporción
elevada de un determinado metal, en cuyo caso se dice que el
mineral es mena de ese metal concreto.
Una vez extraído de la mina, el mineral ha de someterse a un
proceso tecnológico en el que se extrae el metal y se desecha el
resto, las escorias, que se acumulan junto a las explotaciones.
Los minerales metalíferos se subdividen en: metales abundantes
(aluminio, hierro, manganeso, cromo y titanio) y escasos (cobre,
plomo, cinc, estaño, plata, oro, mercurio y uranio).
La minería
La minería, sobre todo la llevada a cabo a cielo abierto, causa
graves impactos en el medio ambiente porque se remueven
inmensos volúmenes de tierras y, una vez abandonados, los
terrenos quedan en una situación de degradación total. La
legislación española obliga a las compañías mineras a la
realización de una evaluación del impacto ambiental previa a la
construcción de una mina y. una vez abandonada su explotación,
han de llevar a cabo un plan de restauración del paisaje, sobre
todo en el caso de minas a cielo abierto. Además, las compañías
mineras introducen estos gastos en sus cálculos sobre la
rentabilidad de la explotación (Real Decreto 1116/1984, artículos
1-7). Sin embargo, el mayor problema lo plantean las
explotaciones ilegales, ya que actúan al margen de esta ley.
Los impactos más importantes producidos por las actividades
mineras son:
• Impactos sobre la atmósfera: contaminación por partículas
sólidas, polvo y gases, así como contaminación acústica por
la maquinaria empleada y por las voladuras.
• Impacto sobre las aguas: contaminación de aguas
superficiales por arrastre de partículas sólidas, elementos
tóxicos, etc.
• Impacto sobre el suelo: ocupación irreversible del mismo,
modificación de su uso.
• Impactos sobre la flora y la fauna: consecuencia de la
eliminación del suelo o de la eliminación directa de la
cubierta vegetal y de la fauna.
• Impactos sobre la morfología y el paisaje: alteración
morfológica y perturbación del paisaje. Incremento de
riesgos por inestabilidad de pendientes y escombreras,
subsidencias y colapsos.
B. Recursos minerales no metalíferos
Dentro de este grupo se incluyen los recursos minerales
empleados como combustibles fósiles, como fertilizantes y como
materiales de construcción.
1. Minerales usados como fertilizantes. Los fertilizantes
esenciales son: fósforo, nitrógeno y potasio.
2. Rocas empleadas en la construcción. Constituyen un grupo al
que corresponde el mayor volumen y peso de todos los recursos
minerales.
Los más significativos son los siguientes:
– Bloques de piedra.
– Rocalla. Es cualquier tipo de roca triturada que se usa para
construir el firme de las carreteras, en las vías del ferrocarril y
Recursos energéticos y minerales 8
para fabricar hormigón.
– Arena y grava.
– El cemento. Mezcla de caliza y arcilla que se somete a una
temperatura de cocción de más de 1 400 ºC para que pierda el
agua y CO2 y, posteriormente, se tritura.
– Hormigón. Masa elaborada con una mezcla de cemento con
arena o grava..
– Yeso. El yeso resulta de calcinar la roca del mismo nombre.
– Arcillas. Las arcillas se han empleado como materiales de
construcción. Actualmente se emplean para fabricar ladrillos,
tejas o baldosas rústicas y, además, se pueden vidriar para hacer
baldosas o azulejos.
– Vidrio. El vidrio se fabrica derritiendo a 1.700ºC arena de
cuarzo, sosa y cal, materias primas abundantes y baratas.
Índice
RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES
1. Recursos energéticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
A. Fuentes de energía convencionales y alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
B. El sistema energético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
C. Rendimiento energético.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
D. Costo energético.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2. Energías convencionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
A. Combustibles fósiles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1. El carbón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2. El petróleo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3. El gas natural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
B. Energía nuclear de fisión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
C. Energía hidroeléctrica.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3. Energías alternativas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
A. Energías procedentes del Sol.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1. Sistemas arquitectónicos pasivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Centrales térmicas solares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3. Centrales solares fotovoltaicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4. Energía de la biomasa.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5. Energía eólica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
B. Energías independientes de la energía solar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1. Energía mareomotriz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2. Energía geotérmica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3. El hidrógeno como combustible. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4. Energía de fusión nuclear. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4. Uso eficiente de la energía.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5. Recursos minerales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
A. Recursos minerales metalíferos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
B. Recursos minerales no metalíferos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
