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CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 1 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete UNIDAD 9. RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES De las relaciones de la actividad humana con el medio ambiente deriva el concepto de recurso. Un recurso es todo aquello que la humanidad obtiene de la naturaleza para satisfacer sus necesidades físicas básicas y otras necesidades fruto de sus apetencias o deseos. También puede definirse como toda forma de materia, energía o información necesaria para cubrir las necesidades fisiológicas, socioeconómicas y culturales tanto a nivel individual como colectivo. Recursos y reservas no tienen el mismo significado. Se consideran reservas, aquella parte de los recursos cuya localización y cantidad se conocen detalladamente, y cuya explotación resulta económicamente rentable con la tecnología disponible. En muchos casos la reserva es sólo una mínima parte del recurso. Por otro lado, como el concepto de reserva conlleva la rentabilidad de su explotación, una cierta cantidad de recurso puede ser considerada como recurso o como reserva dependiendo de factores socioeconómicos como cambios en el consumo, aparición de nuevos productos, extracción costosa,... En el caso del petróleo, existen yacimientos o reservas que no son rentables ya que la tecnología que debe utilizarse es muy costosa (gran profundidad e inaccesibilidad del yacimiento). 1. LAS FUENTES DE ENERGÍA La energía es necesaria para las actividades de los seres vivos. Es un concepto difícil de comprender, por lo que la definimos en función de lo que nos permite hacer: la energía es la capacidad para producir un trabajo. Existen diferentes formas de energía: electromagnética, calorífica, potencial, cinética, etc. El universo funciona gracias a ella y a sus intercambios, los cuales se rigen por las leyes de la termodinámica: ley de la conservación de la energía (primera ley) y ley del incremento de la entropía en todos los intercambios espontáneos (segunda ley). Los seres vivos necesitamos dos tipos de energía: - Energía interna o endosomática: Es la que consume el organismo para realizar las actividades vitales. Se obtiene a partir de los alimentos. - Energía externa o exosomática: Es la energía que utilizamos para el funcionamiento de numerosos aparatos y máquinas. Para cubrir estas necesidades de energía, utilizamos distintos tipos de recursos. Con el desarrollo científico y tecnológico, se ha disparado el consumo de energía. Se llaman fuentes de energía a los recursos que hay en la naturaleza en forma de energía primaria de los que podemos extraer, tras una serie de transformaciones, la energía final o secundaria que será utilizada por el hombre. Las fuentes de energía primaria son: CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 2 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete - Fuentes no renovables: carbón, petróleo, gas natural, minerales radiactivos. - Fuentes renovables: energías hidráulica, solar, eólica, mareomotriz, geotérmica, biomasa. Se denomina sistema energético al conjunto de procesos relacionados con la energía desde sus fuentes originales hasta sus usos finales. En un sistema energético, distinguimos las siguientes fases: - Captura o extracción de la energía primaria de la fuente original que es la energía que entra en el sistema para satisfacer al demanda. - Transformación de la energía primaria en energía secundaria que se puede utilizar directamente. - Transporte de la energía secundaria hasta el lugar de su utilización. - Consumo de la energía secundaria. Ej: Extracción del petróleo, destilación, transporte de la gasolina y combustible del automóvil. 2. ENERGÍAS CONVENCIONALES Las energías convencionales son las que el ser humano ha venido utilizando desde la revolución industrial hasta la actualidad: combustibles fósiles, energía nuclear e hidroeléctrica. 2.1 Los combustibles fósiles. Los combustibles fósiles son una importante fuente de energía no renovable en la Tierra. Son moléculas energéticas consecuencia de la energía química que acumularon plantas y microorganismos de épocas pasadas. Se encuentran en forma de moléculas orgánicas de tamaños y composiciones muy variables. Estas sustancias han quedado secuestradas en trampas, aisladas de la superficie impidiendo su oxidación. La energía se obtiene al combinarse con el oxígeno del aire especialmente los átomos de C para dar CO2 y los de H para producir H2O. EL CARBÓN El carbón fue el primer recurso energético que el hombre extrajo de la Tierra. Se forma por la acumulación de restos vegetales en zonas pantanosas, lagunares o deltaicas. Estas zonas permanecen inundadas mucho tiempo y presentan subsidencia. Sobre estos restos actúan bacterias que producen la concentración de carbono al descomponer los hidratos de carbono (celulosa y lignina) en CO2 y CH4, quedando carbono libre en el sedimento (carbonización). Posteriormente sobreviene el recubrimiento con sedimentos detríticos y la litificación. De acuerdo con el momento de formación y su contenido en carbono distinguimos: Turba: representa el primer estadio y contiene sólo el 60% de carbono. Se originó desde la era Terciaria hasta la actualidad. Todavía se identifican en ella los restos vegetales. Lignito: se formó en el Cretácico y durante la era Terciaria. Contiene un 75% de carbono. En España se encuentra en Teruel, Lérida y La Coruña. Hulla: originada en el Carbonífero y Pérmico. Contiene un 80 % de carbono. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 3 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Antracita: procede de la hulla y contiene un 95% de carbono pero arde con más dificultad (sólo en presencia de oxígeno). Grafito: aparece en rocas metamórficas de alto grado. Algunos yacimientos se formaron en el Carbonífero, los más antiguos, y otros en el Cretácico y Terciario. Las cuencas carboníferas se extienden por todo el planeta. En España, los yacimientos más importantes están en Asturias, León, Palencia y Sierra Morena, pero en la actualidad presentan baja rentabilidad por la dificultad de su extracción. La demanda se satisface importando carbón. Aunque las reservas de carbón son el doble que las de petróleo y gas natural juntos, su uso ha disminuido debido al fuerte impacto que produce. Gran parte de estas reservas se encuentran a gran profundidad y, además, su pequeño espesor, hace que las explotaciones de algunos yacimientos no sea rentable. Aprovechamiento del carbón Combustión directa. Su finalidad es la obtención de calor. Se emplea en las centrales térmicas para producir electricidad (también se utiliza el fuelóleo y gas natural). El calor que se desprende de su combustión se utiliza para calentar agua y producir vapor. El vapor hace girar una turbina que mueve unos alternadores que transforman la energía mecánica en eléctrica. La antracita y la hulla son los dos tipos de carbón utilizados. Destilación. Se aplica a las hullas, obteniéndose hidrocarburos, amoniaco, brea, y un residuo sólido, el coque que es carbón puro de alto poder calorífico que arde sin humos. Se emplea en siderurgia. Inconvenientes La combustión del carbón libera a la atmósfera agentes contaminantes como SO2, NO, NO2, responsables de la lluvia ácida y el smog sulfuroso o húmedo, así como CO y CO2, responsable del efecto invernadero, por lo que es una energía muy contaminante. De ahí la disminución del uso de carbón. Actualmente se intenta minimizar los impactos. Para ello se procede a la trituración y lavado para eliminar la mayor cantidad posible de azufre. EL PETRÓLEO El petróleo esuna roca sedimentaria, líquida, originada en cuencas marinas por acúmulos de restos de plancton y otros organismos. En ausencia de oxígeno bacterias anaerobias transformaron estos restos orgánicos primero en sapropel y luego en kerógeno, un precursor del petróleo. Se ha formado desde la era Primaria hasta el Cuaternario. Los estuarios, cuencas marinas, etc. suelen ser ambientes propicios para localizarlo. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 4 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Cuando los sedimentos de hidrocarburos son sometidos a presión se desplazan hacia zonas de mínima presión. A veces quedan retenidos por rocas impermeables (rocas de cobertura) y se acumula en rocas subyacentes (rocas almacén) porosas y permeables como areniscas, calizas detríticas o recifales, etc. Determinadas estructuras como pliegues, fallas, diapiros salinos,… constituyen “trampas petrolíferas” que detienen el petróleo en su migración. Éste se encuentra asociado muchas veces a gas y agua salada procedente del mar. El gas ejerce una elevada presión y es el responsable de la salida inicial en forma de surtidor. A veces sólo se encuentra gas debido a que el petróleo se ha transformado en sulfuro de hidrógeno y carbonato cálcico por la acción de aguas con yeso en disolución. Los yacimientos más importantes se encuentran en Oriente Medio, Estados Unidos y Rusia, además, de América Central, América del Sur. Los países exportadores como los de Oriente Medio, forman parte de la OPEP. Las reservas de petróleo son de difícil estimación, se cree que las que están por descubrir son inferiores a las conocidas, especialmente en Oriente Medio. Algunos estudios estiman que al ritmo actual de consumo las reservas de petróleo durarán unos 40 años. Aprovechamiento del petróleo Mediante perforación se obtiene el crudo, formado por mezcla de hidrocarburos, sólidos, líquidos, gaseosos, que se distribuye en grandes barcos petroleros, o bien a través de oleoductos. El transporte presenta un elevado riesgo de accidentes cuyas consecuencias son de enormes dimensiones, ya que se queda en la superficie marina impidiendo la entrada de O2 y eliminando la vida existente. El crudo se somete en las refinerías a destilación fraccionada para obtener los distintos componentes. En la destilación se va aumentando progresivamente la temperatura para separar las distintas fracciones de menor a mayor punto de ebullición, primero los productos gaseosos, después los líquidos y, finalmente, los sólidos. Los principales componentes de petróleo son: - Hidrocarburos sólidos: como el asfalto, betunes, ceras; los cuales se usan para el recubrimiento y la pavimentación. - Hidrocarburos líquidos: aceites pesados (lubricación de máquinas y motores, de ellos se extraen las parafinas y las vaselinas); fuelóleo (en centrales térmicas y en los generadores CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 5 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete de calor en la industria); gasóleo (en calefacciones y motores diesel); querosenos (combustible para aviones); gasolinas (combustibles para automóviles). - Hidrocarburos gaseosos: metano, propano, butano (combustibles domésticos). De otros derivados del petróleo se obtiene materia prima para la fabricación de plástico, pesticidas, medicina y pinturas. En España, las refinerías más importantes están en Bilbao, Tarragona, Algeciras (Cádiz), Santa Cruz de Tenerife, A Coruña, Puertollano… Inconvenientes La combustión de los derivados del petróleo genera un gran poder calorífico, pero produce una gran cantidad de contaminantes como CO, CO2, NO, NO2 e hidrocarburos volátiles por lo que incrementa el efecto invernadero y es responsable del smog fotoquímico. EL FRACKING. Fracking es un término anglosajón para referirse a la técnica de fracturación hidráulica para la extracción de gas no convencional. Consiste en la extracción de gas natural mediante la fracturación de la roca madre (pizarras y esquistos). Para extraer el gas atrapado en la roca se utiliza una técnica de perforación mixta: en primer lugar se perfora hasta 5000 metros en vertical y después se perfora varios kilómetros en horizontal (2 a 5). Entonces se inyecta agua con arena (98%) y una serie de aditivos químicos (2%) a gran presión. Esto hace que la roca se fracture y el gas se libera y asciende a la superficie a través del pozo. El proceso se repite a lo largo de la veta de roca rica en gas. Parte de la mezcla inyectada vuelve a la superficie (entre un 15 y un 85 %). Esta técnica lleva años aplicándose en varios países, sobre todo en Estados Unidos, donde se han constatado una serie de problemas asociados a este tipo de explotaciones. Entre los problemas que causa el frackingal entorno de las explotaciones donde se emplea esta técnica podemos destacar: contaminación de las aguas superficiales y subterráneas, contaminación del aire, afecciones a la salud humana, alteraciones del paisaje y el terreno, contaminación de suelos al cerrar los pozos, riesgo sísmico. EL GAS NATURAL Al igual que el petróleo procede de la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos. Los yacimientos son grandes acumulaciones de gas atrapado entre rocas impermeables que se encuentran, frecuentemente, asociados al petróleo. Está formado por una mezcla de hidrocarburos gaseosos: metano (75%-95%), etano, propano, butano y otros, en proporción variable. Su extracción es sencilla porque debido a la presión, al perforar, el gas fluye por sí solo por lo que su explotación resulta muy económica. Sin embargo, su empleo como combustible es posterior al del petróleo. El gas natural que aparecía en todos los yacimientos petrolíferos se quemaba a la salida del pozo como un residuo, y sólo en las zonas próximas a los pozos petrolíferos se utilizaba como combustible doméstico. El problema de su utilización era su almacenamiento y transporte. Ambos problemas se resolvieron mediante la licuefacción en que el gas es sometido a unas temperaturas muy bajas (-160º C). CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 6 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Su transporte se realiza por medio de gaseoductos que aunque requieren una fuerte inversión, son de construcción sencilla y de bajo riesgo (aunque existe el riesgo de escape de metano, gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO2), o bien se licua a baja temperatura y se transporta en barcos similares a los petroleros. El gas se almacena en tanques de forma esférica denominados gasómetros. Los yacimientos, además de encontrarse en los países productores de petróleo, se localizan en otras naciones como Argelia u Holanda. Las nuevas técnicas de extracción están permitiendo descubrir nuevos yacimientos de gas, lo que junto al hecho de ser menos contaminante que el petróleo y el carbón le convierte en una de las energías más demandadas en la actualidad. Las reservas calculadas parece que son similares a las de petróleo. Aprovechamiento del gas natural Como combustible doméstico para calefacciones y cocinas y como combustible en las centrales térmicas en sustitución del carbón y del petróleo, ya que produce gran cantidad de calor y libera menos CO2, gases de azufre, de nitrógeno y ni partículas sólidas, por lo que su impacto en el medio ambiente es menor. Las centrales térmicas de ciclo combinado son centrales en la que la energía térmica del combustible (gas) es transformada en electricidad mediante dos ciclos termodinámicos: el correspondiente a una turbina de gas (ciclo Brayton) y el convencional de agua/turbina vapor (ciclo Rankine). Conviene señalarque el desarrollo actual de esta tecnología tiende a acoplar las turbinas de gas y de vapor al mismo eje, accionando así conjuntamente el mismo generador eléctrico. Como materia prima en la industria petroquímica: para la fabricación de amoniaco (abonos nitrogenados), metanol (plásticos, pinturas, barnices,…). 2.2 La energía nuclear de fisión. Es una fuente de energía no renovable. Se obtiene de los elementos radiactivos que liberan energía a partir de las reacciones de fisión o de fusión. En las reacciones de fisión, al bombardear con neutrones un núcleo pesado (U235), este se descomponen dos y se libera gran cantidad de energía (200 MeV) y dos o tres neutrones. Los neutrones, a su vez, pueden ocasionar más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos que, a su vez, liberan nuevos neutrones, y así sucesivamente, produciendo una reacción en cadena, que es el fundamento de la bomba atómica. Sin embargo, en los reactores nucleares esta reacción se realiza de forma controlada permitiendo obtener energía de fisión en cantidades elevadas. Para controlar la velocidad de las reacciones se utilizan sustancias llamadas moderadores que absorben los neutrones que se liberan en el proceso. Los moderadores están formados por grafitos o agua pesada, es decir, agua que contiene en su molécula átomos de un isótopo de hidrógeno (deuterio). Con la presencia de los moderadores se puede controlar la velocidad de la reacció,; aprovechando la energía liberada y reduciendo riesgos de accidente. Combustible Emisión de CO2 (kg/kWh) Gas natural 0,4 Fuelóil 0,7 Biomasa 0,8 Carbón 1,5 CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 7 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Aprovechamiento: las centrales nucleares Una central térmica nuclear es una instalación que aprovecha el calor obtenido mediante la fisión de los núcleos de uranio para producir energía eléctrica. Por consiguiente, las centrales nucleares tienen un reactor, es decir, una instalación que permite iniciar y controlar una reacción en cadena de fisión nuclear. El calor generado en dicha reacción se utiliza para convertir un líquido, generalmente agua, en vapor que de manera semejante a como ocurre en las centrales térmicas de combustibles fósiles, se emplea para accionar un grupo turbina- generador y producir así energía eléctrica. Como combustible, se utiliza normalmente el uranio que se obtiene de ciertos minerales como la pechblenda o bien plutonio, un elemento que se obtiene artificialmente. El uranio se enriquece y se presenta en forma de pastillas cilíndricas de 1 cm de diámetro y 1 cm de altura que se cargan en tubo metálico (de zircaloy) para impedir la fuga de material radiactivo y se colocan en el núcleo del reactor. El núcleo se encuentra dentro de un recipiente y, a su vez, dentro del moderador. Todo está dentro del reactor, un edificio provisto de grandes muros de hormigón. Ventajas: gran concentración de energía. Poco volumen de almacenamiento. No emite CO2 Inconvenientes - Riesgo de accidentes nucleares y problemas de seguridad: accidente de Chernobil (Ucrania, 1986) y Fukushima (Japón, 2011). La complejidad de las centrales abre la posibilidad de descontrol de la reacción en cadena con la consiguiente fusión del núcleo del reactor. - Generación de residuos radiactivos que son activos durante mucho tiempo. El periodo de semidesintegración de un elemento radiactivo es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de una cantidad determinada de ese elemento. El periodo de semidesintegración del uranio 238 es de 4,5x108 años. - Emisión de radiaciones altamente peligrosas o perjudiciales para los seres vivos, como: radiaciones α no pueden atravesar una hoja de papel. Son peligrosos si se ingieren o respiran; radiaciones β para detenerlos es suficiente una delgada capa de metal; rayos X para absorberlos se utiliza aislante de plomo; radiaciones γ son similares a los rayos x pero con mayor poder de penetración para detenerlas reutiliza una gruesa pared de plomo, hormigón o acero; y los neutrones que necesitan gruesos muros de hormigón. España cuenta con nueve instalaciones nucleares en su territorio peninsular. Entre ellas, cinco centrales —Almaraz I y II, Ascó I y II, Cofrentes, Trillo I y Vandellós II— con un total de siete reactores. La central José Cabrera, ubicada en el término de Almonacid de Zorita (Guadalajara), fue la primera que se construyó (1968) y cesó su actividad el 30 de abril de 2006. La de Vandellós I (Tarragona) paró en 1989 tras un incidente. La de Santa María de Garoña (Burgos) detuvo su CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 8 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete actividad el 16 de diciembre de 2012 tras otro incidente y se acordó su cierre definitivo en 2017. Existe, además, una fábrica de combustible nuclear en Juzbado (Salamanca) que exporta a Alemania y Rusia, así como un centro de almacenamiento de residuos radiactivos de baja y media actividad, El Cabril, en Hornachuelos (Córdoba), existiendo un proyecto de construcción de Almacén Temporal Centralizado (ATC) en Villar de Cañas (Cuenca) para los de mayor radioactividad, el cual está paralizado. Hasta febrero de 2011 existió una moratoria por la que no se contemplaba la construcción de nuevas centrales, pero en esa fecha se aprobó la Ley de Economía Sostenible por la que se permite la ampliación del periodo de vida útil de las centrales nucleares más allá de los 40 años si lo autoriza el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). 2.3. la energía hidroeléctrica. La energía hidráulica se ha utilizado desde la antigüedad en los molinos de agua y en las norias para moler el grano, pero actualmente se aprovecha para generar energía eléctrica, siendo una energía limpia y renovable. Las centrales hidroeléctricas constan de un embalse que, mediante diques o presas, cierran un valle y permiten acumular el agua en zonas montañosas y de pluviosidad elevada. Aprovechando el desnivel de la presa la masa de agua se conduce por una tubería a las aspas de una turbina hidráulica, situada a pie de la presa, que está acoplada a un generador eléctrico, Así, la energía potencial gravitatoria del agua debida a la altura y a su masa, se transforma en cinética, que se convierte en mecánica en la turbina hidráulica y, por último, en eléctrica en el generador. En nuestro país existen más de 1000 centrales hidroeléctricas, la más potente es la de Aldeadávila sobre el río Duero. En los últimos años se ha promovido la construcción de minicentrales ya que tienen una serie de ventajas: permiten satisfacer la demanda a pequeños núcleos de población, su mantenimiento es más barato y, desde el punto de vista de conservación de la naturaleza, tienen la ventaja de que no necesitan grandes embalses que destruyen valles por inundación. Cataluña y Castilla-León son las comunidades con mayor número de minicentrales. Castilla-León es la comunidad que tiene mayores perspectivas por sus condiciones hidrográficas y orográficas, sobre todo en el tramo medio del río Duero, las montañas de León y la vertiente norte de la Sierra de Gredos. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 9 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Inconvenientes - Posible rotura de presas (presa de Tous, Valencia 1982). - Fluctuaciones en la producción, ya que depende de la disponibilidad de agua. En épocas de sequía la producción disminuye, por lo que no se pueden hacer previsiones. - La construcción de embalses puede provocar: reducción de la biodiversidad, dificultad de emigración de los peces, cambios en la composición química del agua, eEutrofizaciónde los ríos, retención de arena provocando el retroceso de los deltas, inundación de tierras fértiles o espacios naturales provocando el desplazamiento forzoso de sus habitantes y la desaparición del hábitat para un gran número de seres vivos, variaciones en el microclima de la zona, impacto visual. 3. ENERGIAS ALTERNATIVAS A la vista de los problemas planteados por el uso de determinadas energías convencionales, en la actualidad se está implantando el uso de otras fuentes energéticas, casi todas renovables y de bajo impacto ambiental. 3.1. Energía solar. La energía solar es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando con el tiempo desde su concepción. En la actualidad, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de captadores como células fotovoltaicas y helióstatos o colectores térmicos, que pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables, energías limpias o alternativas que puede hacer considerables contribuciones a resolver algunos de los más urgentes problemas que afronta la Humanidad. Las diferentes tecnologías solares se clasifican en pasivas o activas en función de la forma en que capturan, convierten y distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos y colectores térmicos para recolectar la energía. Entre las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la arquitectura bioclimática: la orientación de los edificios al Sol, la selección de materiales con una masa térmica favorable o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios mediante ventilación natural. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Se transforma directamente la energía solar en energía eléctrica, debido al efecto fotovoltaico, según el cual, cuando la luz incide sobre un material semiconductor provoca un movimiento de electrones que da lugar a una diferencia de potencial en sus extremos, y los convierte en generadores eléctricos. Se utilizan células fotovoltaicas de silicio montadas sobre paneles solares. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 10 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Ventajas: No genera contaminación ni ruidos, sus efectos sobre el entrono son mínimos. Estas instalaciones requieren un mantenimiento mínimo, son de instalación sencilla. La energía puede utilizarse directamente o almacenarse en acumuladores para utilizarse fuera de las horas de luz o días nublados. La energía así obtenida tiene numerosas aplicaciones: desde el funcionamiento de relojes, calculadoras o satélites, hasta el suministro de electricidad en viviendas. Esto es muy importante sobre todo en viviendas aisladas y alejadas de la red de suministro que suelen ser zonas de baja densidad de población y en terreno accidentado. Inconvenientes: Necesita mucho espacio para su instalación, genera impacto visual y su rendimiento no es muy alto. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Consiste en captar la energía solar calorífica mediante unos aparatos llamados paneles solares térmicos, que concentran la energía del sol y ésta es utilizada para calentar un fluido que posteriormente, según la temperatura alcanzada, es utilizada en distintos usos. Una posibilidad es calentar agua para uso doméstico (baño, calefacción…). Otra posibilidad es la que ofrecen las centrales termosolares, unas instalaciones que permiten el aprovechamiento de la energía del solar para la producción de electricidad. Espejos colectores o heliostatos controlados por ordenador y que siguen el movimiento solar concentran la radiación en un punto o foco que alcanza 1500 ºC lo que es aprovechado para calentar un fluido que al evaporarse nueve una turbina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica mediante un alternador. En las centrales termoeléctricas convencionales el foco calorífico se consigue por medio de la combustión de una fuente fósil de energía (carbón, gas, fuelóleo) y en las solares el foco calorífico se obtiene mediante la acción de la radiación solar (imagen de la Plataforma Solar de Almería, PSA). ARQUITECTURA SOLAR Son técnicas arquitectónicas enmarcadas en la arquitectura bioclimática encaminadas a conseguir el mayor ahorro energético posible: ahorro de luz, de calefacción, de refrigeración, etc. Dichas técnicas permiten captar, almacenar y distribuir la energía solar que incide en un edificio de diferentes maneras: aislamientos adecuados, orientación de la casa hacia el sur para aprovechar al máximo la radiación solar debido a que los rayos inciden perpendicularmente, acristalamiento para retener el calor por efecto invernadero, CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 11 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete construcción de muros de inercia térmicos (Muros Trombe) que se basan en el efecto invernadero, etc. 3.2. Energía eólica. Es una energía renovable asociada al viento. Su origen está en el desigual calentamiento de la superficie terrestre lo que genera zonas de altas y bajas presiones atmosféricas y el desplazamiento de masas de aire. Desde hace tiempo el ser humano ha aprovechado la energía eólica para la propulsión de las embarcaciones de vela o en los molinos de viento para moler el grano. En la actualidad se aprovecha para producir energía eléctrica mediante unas máquinas llamadas aerogeneradores que se ponen en movimiento por la acción de la energía cinética del viento. Un aerogenerador está formado por una torre en lo alto de la cual se instala un aeromotor con palas que giran en torno a un eje horizontal conectado a un generador. El sistema es orientado por un mecanismo automatizado hacia el viento para aumentar el rendimiento. Existen aerogeneradores de baja, media y alta potencia. Los de baja y media potencia se utilizan para usos rurales, alejadas de la red de distribución eléctrica. Los aerogeneradores de alta potencia se instalan formando parques eólicos. Para que las instalaciones sean rentables, el viento debe tener una velocidad mínima de 5 m/s, ha de ser continuo, es decir, que sople de manera constante y no deben existir turbulencias, lo que se consigue buscando emplazamientos elevados. Ventajas: Es una energía inagotable, limpia y gratuita. Poco contaminante. Un aerogenerador de 200 Kw. puede producir hasta 400.000 Kw. en un año que equivale a la energía que generan 160 toneladas de carbón. Estas instalaciones producen por tanto una importante reducción de la contaminación atmosférica. Inconvenientes: Es dispersa, intermitente y aleatoria. Coste inicial de la instalación elevado. Produce ruido. Genera un fuerte impacto visual y dificulta las rutas migratorias de las aves e incluso la muerte por colisión. Somos la cuarta nación del mundo en potencia eólica instalada, después de China, USA y Alemania. Galicia, Tarifa (Cádiz), Navarra y Castilla-La Mancha son pioneras en nuestro país en instalaciones de este tipo. 3.3. Energía de las mareas (maremotriz) y del oleaje (undimotriz). Utiliza la energía de las mareas para producir energía eléctrica. Las mareas son las variaciones del nivel del mar debido a la atracción entre la Luna y el Sol sobre la Tierra. La pleamar corresponde al momento en el que el nivel del mar es máximo. La bajamar corresponde al momento en el que el nivel del mar es mínimo. Existen varias maneras de aprovechar la energía de las mareas: - Mediante presas de marea: hacen uso de la energía potencial que existe en la diferencia de altura entre las mareas altas y bajas.Las presas son esencialmente los diques en todo CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 12 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete el ancho de un estuario, y sufren los altos costes de la infraestructura civil, la escasez mundial de sitios viables y las cuestiones ambientales. - Mediante generador de la corriente de marea: hacen uso de la energía cinética del agua en movimiento que se aprovecha para mover una tubina, de manera similar al viento (aire en movimiento) que utilizan las turbinas eólicas. Este método está ganando popularidad debido a costos más bajos y a un menor impacto ecológico en comparación con las presas de marea, ya que esto ocasiona que el agua suba 10m sobre el nivel normal. Este tipo de energía no está técnicamente muy desarrollado. La primera central instalada fue la del estuario del río Rance en Francia. El dique tiene 700 m de longitud, 24 de ancho y 15 de alto con 24 turbinas reversibles de 10 Mw. de potencia cada una. También se intenta aprovechar la energía generada por el moviendo de las olas, como en Santoña (Santander) 3.4. Energía geotérmica. Es una energía renovable que procede del interior de la Tierra. La temperatura de la Tierra aumenta a mediad que profundizamos. A este aumento de temperatura se le denomina gradiente geotérmico y es aproximadamente de 3 ºC cada 100 m. Sin embargo, existen zonas donde se producen anomalías geotérmicas donde el gradiente geotérmico es mayor, en estos lugares al energía sale al exterior. En estas zonas se puede instalar una central geotérmica, para ello es necesario: a) Fuente de calor a poca profundidad que garantice un elevado flujo térmico. b) Acuífero asequible a sondeos y sometidos a altas temperaturas. c) Materiales impermeables bajo el acuífero. d) Zona de recarga del acuífero. La inyección de agua hasta la profundidad necesaria y su posterior extracción en forma líquida o vapor puede servir para calentar viviendas o mover turbinas de centrales eléctricas. También se puede extraer agua caliente directamente del subsuelo para su aprovechamiento. En Melun (Francia) se utiliza para calefacción la extracción de agua desde 1.800 m de profundidad. En los campos geotérmicos puede aprovecharse el agua como vapor, agua caliente, agua de baja entalpía y calor seco. Existen campos geotérmicos en Italia, EEUU, Nueva Zelanda, Islandia, Japón, México… En España la investigación en este campo se centra en las Islas Canarias. El aprovechamiento del calor interno del planeta es para muchos el recurso energético del futuro. En cualquier caso es una fuente energética inagotable, renovable por tanto. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 13 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 3.5. La energía de la biomasa. La biomasa es el conjunto de compuestos orgánicos de origen animal y vegetal que contienen energía en sus enlaces y que mediante una serie de procesos puede ser transformada para obtener energía útil. Durante siglos, la biomasa ha sido utilizada como fuente de energía, ya que la leña era el recurso más empleado para obtener calor. En algunos países pobres sigue siendo imprescindible debido a la imposibilidad de acceder a otras fuentes de energía por falta de recursos económicos. Actualmente, la utilización de la biomasa como fuente de energía tiene grandes perspectivas y un gran interés pues es barata, limpia, requiere de tecnologías sencillas y es renovable. Como fuente de energía de biomasa se utiliza: Residuos agrícolas (rastrojos, paja), ganaderos (estiércol) y forestales (leña, ramas, hojas, cortezas, ...) Residuos industriales: como la melaza, hollejos, huesos de aceituna, cáscaras de frutos secos, serrines, virutas, despojos de carne, corchos,... Residuos urbanos: como la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos de los vertederos y los lodos Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) de los que se extrae biogás (64% metano) por procesos fermentativos. Este gas puede usarse para obtener electricidad. Plantaciones de vegetales de rápido crecimiento para utilizarlos como combustible o bien para extraer ellos aceites y otras sustancias que puedan utilizarse como combustible. Las especies más utilizadas son cereales, remolacha, caña de azúcar, patata, eucaliptos, chopo o algunas plantas que crecen e suelos que no se pueden aprovechar para el cultivo (chumberas, pitas, cardos,...). Mediante fermentación y posterior destilación de algunos cereales, remolacha, caña de azúcar o maíz se obtiene bioetanol que puede usarse como combustible, bien puro o mezclado con gasolina (gasohol). Hay países como Brasil, que con su excedencia en al producción de caña de azúcar, ha optado por esta solución ante su déficit de petróleo. El biodiésel es un combustible líquido obtenido de aceites vegetales, usados o no, e incluso de grasas animales. Tiene un alto valor ecológico, ya que emite el 55% menos de contaminantes que el gasóleo convencional. La utilización de la biomasa tiene una serie de ventajas: - Los biocombustibles son menos contaminantes que los combustibles fósiles. Las emisiones de CO2 se consideran nulas - La utilización de los residuos animales y vegetales reduciendo el impacto ambiental y sanitario que provoca la acumulación de esta materia orgánica muerta. - Además de la transformación de estos residuos se obtiene el compost, que se emplea en la agricultura como fertilizante. En España, existen cultivos energéticos de plantas herbáceas y árboles de rápido desarrollo. En Andalucía es la comunidad donde más se está desarrollando, ya que la utilización del orujo de la aceituna que se obtiene de la producción del aceite. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 14 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Los biocombustibles son la gran esperanza ante el agotamiento del petróleo, pero también pueden ser una fuente de conflicto cuando se desvía un producto alimentario, como ha pasado con el maíz, a la generación de combustible. Esto ha hecho que el precio se haya disparado y que no pueden acceder a él millones de personas en países de América latina, donde es un alimento básico. 3.6. La energía nuclear de fusión. Esta tecnología pretende emular de forma controlada el proceso de producción energética que acontece en el interior de las estrellas, basado en reacciones de fusión nuclear en condiciones de presión y temperatura muy elevadas, en las que dos núcleos atómicos de ligeros (hidrógeno) se funden para dar lugar a un núcleo más pesado y estable (helio), liberando gran cantidad de energía. Para lograr la fusión es necesario que los núcleos venzan las fuerzas de repulsión por lo que hay que aplicar energía térmica (reacciones termonucleares). Las reacciones se producen en reactores de fusión. Ventajas - Es una energía muy barata, ya que los isótopos de H (deuterio y tritio) utilizados como combustible son muy abundante en el agua marina. - Es renovable y además no genera residuos radiactivos. - No emite CO2. - No pueden descontrolarse las reaccione en cadena. Inconvenientes - Aún no se han conseguido controlar las altísimas temperaturas (100 millones ºC) necesarias para el proceso. - Se ha utilizado con fines bélicos (bomba de hidrógeno). La Unión Europea, Rusia, Canadá y Japón, a los que se sumarán Estados Unidos y China, están promoviendo desde 1.987 un gran proyecto, denominado proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) con el que se espera llegar a controlar esta energía. 3.7. La pila de combustible. La fuente de energía más asequible a los usos de nuestra vida cotidianay que, en algunos casos, ya se está empleando, es la pila de combustible. Esta es un generador de electricidad que emplea hidrógeno y el oxígeno del aire para producirla, generando como productos residuales agua y calor. El hidrógeno es llamado el combustible “eterno” por su abundancia en el universo. El problema es que el no existe en forma libre en la naturaleza, aunque ocasionalmente se ha detectado en emanaciones volcánicas y en capas altas de la atmósfera. Existen numerosos métodos de obtención del hidrógeno basados principalmente en la electrolisis del agua, o bien en procesos térmicos aplicados sobre compuestos ricos en este elemento y en procesos biológicos. El principal problema que se plantea es que resulta muy caro obtener electricidad mediante este método. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 15 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 4. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: HACIA UN NUEVO SISTEMA ENERGÉTICO En la actualidad, el sistema energético mundial se caracteriza por el predominio de las energías no renovables, la energía nuclear y, sobre todo, los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural). Su actual ritmo de explotación plantea dos problemas: Su agotamiento en un futuro más o menos próximo. El futuro del petróleo como fuente de energía es muy incierto, pues aunque se descubran nuevos yacimientos, éstos serán menos asequibles que los descubiertos hasta ahora y su extracción será más costosa y, por tanto, su precio será mayor. Los impactos ambientales debido a las emisiones de gases como CO2 y otros, que producen graves problemas de contaminación y el efecto invernadero. El nuevo sistema energético debe orientarse en el sentido siguiente: a. Fomentar la utilización de las fuentes de energía renovables y potencialmente renovables y para ello se ha de ayudar a la investigación para desarrollar nuevas tecnologías más baratas para que puedan acceder a ellos el mayor número de personas. b. Incrementar la eficacia energética, es decir, obtener el máximo rendimiento de los aparatos que utilizan energía y evitar las pérdidas de energía en forma de energía no útil. c. Fomentar el ahorro energético tanto en el ámbito doméstico como industrial y en el transporte: En el ámbito doméstico: - Mediante la arquitectura bioclimática que diseña los edificios teniendo en cuenta el clima, utilizando superficies acristaladas, paredes y techos, aislantes así como plantando árboles para que den sombra en verano como sistema de refrigeración y la instalación de paneles solares. Estas mediadas permiten ahorrar el 50% de la energía que se consume en una vivienda. - Incentivando el ahorro mediante negavatios (vatios negativos): sistemas de ayudas económicas a los consumidores que compren electrodomésticos y bombillas de bajo consumo. - También fomentando el reciclado de productos y la utilización de residuos como combustible (biomasa). En el ámbito industrial: - Desarrollando nuevos sistemas que permitan recuperar el calor disipado en algunos procesos. Se suele utilizar en las centrales térmicas en que el calor producido por el combustible además de producir electricidad se utiliza para otros fines. Se trata de la cogeneración un procedimiento mediante el cual se obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil (vapor, agua caliente sanitaria) en vez de permitir que el calor se disipe hacia la atmósfera o hacia una masa de agua. De este modo se aprovecharía el 90% de la energía de una fuente de combustible, frente al 33% de media habitual de una planta energética. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 16 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete En el transporte: - Fomentando la utilización de transporte público (autobús, trenes, tranvías,...) para ello se deben mejorar las redes de transporte. - Revisar el consumo de combustible de los automóviles. Otros: - Valorando el coste real de la energía que consumimos (precio del aparato eléctrico más el gasto anual del aparato por su tiempo de vida). - Valorando los costes ocultos o insumos del consumo de energía (impactos ambientales, etc.) mediante el establecimiento de ecotasas. 5. LOS RECURSOS MINERALES La minería es la obtención de materiales de origen mineral de la corteza terrestre. La minería es una actividad humana muy antigua, anterior a la agricultura y ganadería. La mayor parte de los materiales utilizados en la civilización actual proceden de extracciones mineras. Los recursos minerales son recursos naturales no renovables que obtenemos de la geosfera. Constituyen una importante fuente de materias primas indispensables en la sociedad en la que vivimos. Los recursos minerales han sido uno de los motores de desarrollo de la humanidad, por las enormes posibilidades que dan el uso de los metales: pensemos, por ejemplo, en lo que supuso la utilización del bronce y el hierro en la historia antigua. De las minas y canteras se extraen gran cantidad de productos diferentes. Los minerales aprovechados actualmente son unos 80, y los podemos clasificar en dos grandes grupos: las menas metálicas y los minerales industriales. Por otro lado estarían las rocas industriales y de cantera. Menas metálicas. Los minerales aprovechables en la masa de un yacimiento forman la mena; el resto de minerales acompañantes componen la ganga. Menas de hierro: El hierro es el metal más utilizado: representa más del 95 % del gasto total de metales. Mezclado con carbono origina el acero, y con cromo y níquel, acero inoxidable. La cantidad de acero producido actualmente se utiliza como índice del desarrollo industrial de un país. Principales menas: magnetita, hematites (oligisto), goethita y siderita. Menas de aluminio: Por su ligereza y resistencia a la corrosión y a los esfuerzos mecánicos el aluminio se ha convertido en un metal muy apreciado para las industrias del transporte y para la construcción, en las que ha ido sustituyendo al hierro. Al ser un buen conductor de la electricidad, ha ido sustituyendo al cobre en las líneas conductoras. Es el metal más abundante en la corteza terrestre, pero al encontrarse la mayor parte en forma de silicatos, y más escasamente en forma de hidróxidos y de óxido, las menas aprovechables son mucho menos abundantes que las de hierro. Su principal mena es la bauxita. Menas de manganeso: El manganeso se utiliza en la producción de aceros para extraer el azufre y el oxígeno. Es 50 veces menos abundante que el hierro. La pirolusita (MnO2) es una mena de manganeso. Menas de cromo: Más del 60 % de la producción de cromo se emplea en la fabricación de aceros (entra en aleación con el hierro) y de ladrillos refractarios. La única mena es la cromita, mineral con elevado punto de fusión. CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 17 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Menas de titanio: Su producción comercial comenzó tras la Segunda Guerra Mundial. El mayor consumo se hace como óxido de titanio, usado para pinturas (pigmento blanco). En el campo de la industria espacial ha resuelto importantes problemas por su bajo peso y gran resistencia a las deformaciones mecánicas y a la corrosión. Principales menas: ilmenita (TiOFe) y el rutilo (TiO). Menas de magnesio: Es el metal más ligero; además, su resistencia le hace idóneo para aleaciones resistentes a la corrosión. Es muy abundante en los silicatos (olivinos, piroxenos, anfíboles, biotita). Es muy soluble por lo que al ser liberado por meteorización es transportado en grandes cantidades al mar, cuyo agua lo contiene en disolución y donde precipita en forma de dolomita(CaMgCO ), magnesita (MgCO) y carnalita (KClMgCl). Menas de metales escasos: Los metales escasos son aquellos cuya abundancia en la corteza es menor del 0,01 %, y entre ellos figuran algunos usados por el hombre desde la Prehistoria, como el cobre y estaño y el oro. Otros, sin embargo, lo han sido desde principio de siglo, como el níquel, molibdeno y otros incluso como el uranio desde el segundo tercio del siglo XX. La escasez de estos metales y el alto índice de consumo de varios de ellos pueden limitar en un futuro próximo el desarrollo industrial si no se descubren nuevos yacimientos o los avances tecnológicos permiten explotar menas de menor riqueza. Los metales escasos rara vez forman minerales propios; en general se presentan en otros minerales abundantes, como los silicatos, sustituyendo a otros metales en la estructura atómica. Minerales industriales Se utilizan como tal en la industria. Destacan los siguientes: Cuarzo: elaboración de vidrios y apartos electrónicos. Ortosa: fabricación de porcelana. Halita: como condimento, en conservas y salazones. Yeso: en construcción, en medicina. El alabastro es una variedad utilizada para esculpir. Silvina: fertilizantes potásicos. Fluorita: fabricación de acero en altos hornos, en óptica, en medicina… Grafito: minas de lápices. Azufre: obtención de ácido sulfúrico. Talco: cerámica, perfumería… Sepiolita: absorbente, filtro, espesante… Nitrato de Chile: fertilizante, explosivos. Diamante: joyería, abrasivo, perforaciones… Rocas industriales y de cantera Aunque las rocas no alcanzan el valor económico de los minerales, sus características y las grandes cantidades en las que aparecen las han hecho muy útiles para otros usos como la construcción y la ornamentación. Las rocas industriales, son utilizadas en procesos industriales, directamente o mediante una preparación adecuada, en función de sus propiedades físicas y químicas. La explotación de estas rocas se hace en canteras, aprovechando las líneas de diaclasas o fracturas cuando son rocas masivas. La industria de la construcción, utiliza en todas sus vertientes, una gran cantidad de materiales de naturaleza diversa, en su mayoría de origen sedimentario, que no pueden ser consideradas como yacimientos puesto que no representan concentraciones "anómalas". Se trata de materiales muy comunes y abundantes (arcillas, limos y arenas), que en proporciones adecuadas sirven para la fabricación de los numerosos componentes cerámicos de la construcción (ladrillos, etc.), o las arenas cuarzosas utilizadas en la fabricación de vidrio. Los áridos se obtienen por trituración, lavado y clasificación por tamaños. La mayoría de rocas empleadas como áridos son calizas y dolomías (2/3 del total en España). Arenas y gravas de ríos y playas es el segundo material usado como árido. Sus disponibilidades y reservas son cuantiosas y de fácil acceso. Sin embargo su explotación suele dejar tras de sí parajes desolados e irrecuperables para cualquier uso, aunque recientemente se avanza en el sentido de que cada explotación ha de ir seguida de una recuperación del paisaje del lugar. Los vidrios se fabrican fundiendo minerales y rocas, ricas en cuarzo, en hornos y luego enfriando rápidamente el fundido para impedir la formación de núcleos de cristalización. Las arcillas se utilizan en cerámica, tanto en ladrillos normales (las más corrientes), como en ladrillos refractarios (las pobres en carbonatos) o en la fabricación de porcelanas (caolín). CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 18 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete El yeso se extrae de la roca del mismo nombre por calentamiento o calcinación; la cal es un óxido de calcio obtenido de la calcinación de las calizas, en parte ha sido reemplazado por el cemento. En la industria química se usan fosforitas para fertilizantes (fosfatos); las diatomitas se utilizan para fabricar dinamita y filtros. Se presentan en estratos y se extraen en yacimientos a cielo abierto. Con las evaporitas (compuestas de halita, silvina y carnalita) se fabrican fertilizantes potásicos, productos químicos básicos, explosivos, pinturas, fármacos, etc. Las dolomías se emplean como materia prima para pinturas, aislante térmico, y en la fabricación de cementos transparentes. Como rocas ornamentales se utilizan las calizas travertínicas de cantera, mal llamadas mármoles, y algunas areniscas utilizadas en los edificios públicos desde antiguo. También se utilizan rocas metamórficas (mármoles, pizarras, esquistos), e ígneas (granito), una vez cortadas y pulidas. 5.1 Métodos de extracción. Impactos y riesgos de la minería. Minería de superficie o a cielo abierto. Se extrae el mineral socavando la superficie. Se emplea en yacimientos superficiales o con poca riqueza. Tienen a favor su economía. Utiliza maquinaria de gran tamaño. Minería subterránea. Consiste en la perforación de galerías y pozos a veces a grandes profundidades, hasta 4.000 m. Se emplea en yacimientos de de alta ley. La extracción se realiza por excavación en el caso de rocas blandas como carbón, sales o bauxita o mediante la utilización de explosivos en el caso de rocas duras. Ambientalmente es más selectiva. Dragado. Consiste en la extracción de materiales de los fondos de mares o lagos. De esta forma se obtienen áridos, oro y diamantes y es posible su uso futuro para la extracción de nódulos de manganeso y otros minerales de los fondos oceánicos. Perforación. Se emplea para la obtención de minerales blandos, líquidos o solubles, como petróleo y gas, azufre, sal, bauxita o carbón. Para ello se introducen tubos hasta alcanzar el material a extraer y se le hace ascender en estado fluido (gas, líquido, sal solubilizada o en suspensión) por la propia presión a que está sometido (petróleo y gas) o por bombeo. Los principales impactos que se producen en las explotaciones mineras son: Impactos atmosféricos y acústicos: Las explotaciones mineras contaminan el aire porque la extracción del mineral se realiza mediante máquinas o por voladura. Además la carga y el transporte de los materiales produce una gran cantidad de polvo en las zonas próximas a la explotación. El uso de máquinas utilizadas tanto en la extracción como en el transporte genera una gran cantidad de gases contaminantes, sobre todo óxidos de carbono, nitrógeno y azufre, y de ruido. Impactos edáficos e hidrológicos: El suelo queda afectado por la instalación de las explotaciones mineras e incluso desaparece. Al desparecer del suelo también desaparece la vegetación, lo que favorece la erosión. Además el suelo CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 19 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete también se contamina por el agua que se utiliza en el proceso de lavado del mineral, ya que el agua utilizada arrastra elementos que contaminan el suelo cuando se vierten que incluso pueden filtrarse y contaminar las aguas subterráneas. Así son graves los efectos de los residuos que se generan en las explotaciones de aluminio, cobre, hierro (rotura de la presa de Aznalcollar, Sevilla 1998). Impactos morfológicos: El paisaje y el relieve queda afectado por las excavaciones, acumulación de estériles, creación de taludes, los cambios de pendiente, formación de oquedades. Las excavaciones subterráneas pueden provocar cuando se abandona la explotación, el hundimiento de grandes áreas (subsidencias), y la aparición de lagunas en estas zonas hundidas. Impactos visuales: Al comenzar la explotación desaparecen poblaciones vegetales y zonas de bosque, quedando la materia de la corteza al descubierto provocando un importante efecto visual en el paisaje. Del mismo modolas costumbres de la exploración, la acumulación de estériles, el trazado de vías de comunicación para el tránsito constituyen también otro impacto visual. Impactos socioeconómicos: Las minas originan cambios de tipo social y económico porque es una fuente de creación de empleos y estimula la actividad económica de la zona. Pero, por otro lado, se producen con frecuencia accidentes que causan víctimas mortales y, por tanto, un gran impacto social. También hay que destacar que las explotaciones mineras se encuentran, en muchos casos, en el Tercer Mundo, pero los minerales que se obtienen se transforman y utilizan en los países desarrollados o industrializados, por ello, muchos países pobres se ven obligados a sobreexplotar sus recursos naturales para subsistir sin que repercuta en ellos la riqueza que se obtiene en sus propios recursos. Respecto a los riesgos: a) Ventilación insuficiente y, por tanto, niveles bajos de oxígeno y concentración de gases tóxicos como gases de nitrógeno, azufre, carbono, así como polvo y humos de la extracción. Los que contienen sílice que produce la silicosis, frecuente entre los mineros que trabajan en las minas de carbón, plomo y mercurio. La enfermedad produce dificultades respiratorias que pueden llegar a desencadenar insuficiencia respiratoria. Para evitar la silicosis se toman medidas preventivas como la utilización de mascarillas que impiden la inhalación de polvo, también hacerse radiografía de tórax con frecuencia para detectar la enfermedad en fase temprana. b) Relaciones con explosiones y voladuras: La formación de bolsas de gas grisúes, un gas constituido principalmente por metano que puede quedar formando bolsas principalmente en los yacimientos de carbón y que al mezclarse con el aire explota provocando el hundimiento de las galerías y pozos. c) Relaciones con la maquinaria y la estructura de las explotaciones: Desprendimientos y derrumbamientos de muros, galerías, pozos y por fallos en la construcción o en los apuntalamientos. Errores en el funcionamiento o manipulación de los útiles y maquinaria como excavadoras, camiones, cintas transportadoras… CTM 2º Bachillerato Recursos energéticos y minerales 20 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Respecto a las medidas de recuperación: Las explotaciones mineras dejan una huella en el paisaje, y al ser abandonadas quedan grandes áreas desoladas e inutilizables para usos posteriores. La legislación actual obliga a las compañías mineras a restaurar las zonas afectadas y, por tanto, tienen que diseñar planes para asegurar la recuperación del entorno. Esta recuperación del entorno es muy costosa y, por tanto, ha de tenerse en cuenta a la hora de valorar la rentabilidad de las explotaciones mineras. Entre las medidas que se toman: a) El diseño de la explotación debe realizarse para reducir al máximo los impactos acústicos y visuales. Para ello la explotación debe ser en forma de tronco de cono. Además, es conveniente colocar pantallas de protección acústica y visual, como pueden ser hileras de árboles, y silenciadores en la maquinaria. b) Evitar los vertidos a las corrientes de agua próximas y los acuíferos. c) Rellenar las fosas con estériles o con escombros siempre que no sean contaminantes. Los materiales utilizados deben tener parámetros hidráulicos (permeabilidad y porosidad) semejantes al original para que se restablezca la hidrología del terreno. d) Eliminar las instalaciones no útiles y realizar reforestaciones con especies autóctonas. e) Utilizar la explotación para otros usos como la instalación en estas zonas, áreas deportivas o industriales o vertederos. Las canteras abandonadas son muy apropiadas para la construcción de auditorios o teatros al aire libre. Cuando en la excavación de áridos se llega al nivel freático se pueden crear lagos como zonas recreativas. A pesar de todo esto, las explotaciones mineras producen cambios o impactos irreversibles.
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