Fuentes de Energía Primarias: Origen, Extracción e Impacto Ambiental

Carbón

Origen y Composición

• Origen: Materia orgánica sepultada bajo la superficie terrestre hace millones de años, sometida a distintas presiones, temperaturas y al ataque de microorganismos.
• Composición: Alto contenido de carbono (C). El proceso de carbonización aumenta la calidad del carbón, lo que se traduce en un mayor porcentaje de carbono y un mayor poder calorífico (PC).

Extracción

• Minas a cielo abierto (hasta 100 m de profundidad):
  • Mayor rendimiento y aprovechamiento.
  • Generan un impacto paisajístico significativo.
  • Una vez agotada, la mina puede transformarse en lago, vertederos controlados o zona de recreo.
• Minas subterráneas (hasta 1200 m de profundidad):
  • Mayor peligro de derrumbamiento y acumulación de gas grisú.
  • Mayor dificultad de extracción, requiriendo el uso de vagones y montacargas para el transporte del carbón.

El carbón extraído pasa por un proceso de trituración y clasificación antes de ser distribuido a los lugares de consumo.

Tipos de Carbón y Propiedades

• Antracita:
  • 95% C, alta dureza, muy brillante.
  • Prácticamente sin impurezas.
  • PC = 8000 Kcal/Kg.
  • Se usa como combustible, pero arde con dificultad y a menudo se mezcla con hulla.
• Hulla:
  • 85% C, alta dureza, brillante.
  • Pocas impurezas.
  • PC = 7000 Kcal/Kg.
  • Considerado el mejor como combustible. A partir de ella se obtiene el carbón coque.
• Lignito:
  • 75% C, muchos volátiles.
  • PC = 5000 Kcal/Kg.
  • Se usa como combustible mezclado con hulla.
  • Cuando se almacena, puede llegar a combustionar espontáneamente.
• Turba:
  • 50% C, color marrón, mate.
  • Muchas impurezas, aspecto de madera quemada, con restos vegetales.
  • PC = 4000 Kcal/Kg.
  • Se usa principalmente como abono.

Impacto Ambiental del Carbón

• Efecto invernadero: La combustión del carbón expulsa CO₂, principal responsable de este efecto.
• Lluvia ácida: Al quemar el carbón se desprenden NO_x y SO_x que, al juntarse con vapor de agua en la atmósfera, dan lugar al ácido nítrico y sulfúrico, causando la lluvia ácida.

Petróleo

Origen y Composición

• Origen: Masas vegetales y animales sepultadas en zonas marinas hace millones de años, sometidas a distintas presiones, temperaturas y atacadas por microorganismos.
• Composición: Líquido de color negro compuesto principalmente por hidrocarburos.

Extracción

Los yacimientos petrolíferos se localizan mediante estudios geológicos del terreno.

• Extracción por presión natural del gas: La presión del gas asociado impulsa la salida del petróleo, con un rendimiento aproximado del 25%.
• Inyección de agua o vapor de agua: Se inyecta agua o vapor para desplazar el petróleo, logrando un rendimiento de hasta el 40%.

Transporte

El petróleo crudo, una vez extraído, pasa por un proceso de eliminación de impurezas antes de su transporte:

Salida del petróleo (crudo) → Eliminación de impurezas → Transporte (por mar en petroleros o por tierra en oleoductos) → Refinería.

Impacto Medioambiental del Petróleo

• Contaminación atmosférica: Al igual que el carbón, su combustión produce efecto invernadero y lluvia ácida.
• Derrames: Pueden producirse accidentes de superpetroleros con vertidos masivos de petróleo, causando graves daños ecológicos.

Gas Natural

Origen y Composición

• Origen: Descomposición de materia orgánica en el interior de la Tierra durante miles de años.
• Composición: Principalmente metano (CH₄).

Extracción y Poder Calorífico

• Asociado al petróleo (gas húmedo): Contiene CH₄, etano, propano y butano.
• Aislado (gas seco): Compuesto por CH₄, N₂ y H₂.
• Poder Calorífico (PC): 11500 Kcal/m³.

Transporte

El gas natural se licúa (reduciendo su temperatura y aumentando su presión) para facilitar su transporte:

Se licúa → Por mar (en buques metaneros) o por tierra (en gasoductos) → Regasificadora → Se distribuye.

Usos

• Combustible doméstico.
• Combustible en las centrales térmicas de ciclo combinado.
• Materia prima en la industria petroquímica para obtener otros productos.

Impacto Medioambiental del Gas Natural

• Emite pocas impurezas en comparación con otros combustibles fósiles.
• El CH₄ es un gas de efecto invernadero, pero su vida en la atmósfera es menor que la del CO₂.

Energía Nuclear

Uranio

• Obtención: Metal sólido, pesado, radiactivo, de color gris plateado. Se obtiene a partir del óxido de uranio.
• Isótopos: U²³⁴, U²³⁵ (el único fisionable) y U²³⁸.
• Combustible: Se utiliza en pastillas de combustible con una concentración de U²³⁵ entre 0.7% y 5%.

Plutonio

• Metal sólido, pesado, radiactivo, de color blanco plateado.
• Se puede obtener artificialmente a partir de U²³⁸ + neutrón → Pu²³⁹.
• Es muy reactivo.

Transporte de Materiales Radiactivos

Se rige por estrictas normas de seguridad:

• Por tierra: En bidones (camión, tren).
• Por mar: En contenedores especiales (barcos).

Reacción de Fisión Nuclear

Consiste en bombardear con un neutrón acelerado un átomo de U²³⁵, provocando su división.

• Controlada: Se lleva a cabo en un reactor nuclear para generar energía.
• Descontrolada: Es la base de una bomba atómica.

Fusión Nuclear

Combustible

Se utilizan el Deuterio (D²) y el Tritio (T³), que son isótopos del Hidrógeno (H₂).

• Deuterio: No radiactivo, abundante en el agua de mar.
• Tritio: Radiactivo, se puede obtener a partir del litio.

La reacción de fusión es: D² + T³ → He⁴₂ + n (neutrón), a una temperatura de 10⁹ ºC.

Inconvenientes de la Fusión Nuclear

• Requiere la aplicación de mucha energía para vencer las fuerzas de repulsión entre el deuterio y el tritio.
• Se emiten neutrones, por lo que el reactor necesita un blindaje especial.
• El tritio es radiactivo.

Ventajas de la Fusión Nuclear

• La materia prima está uniformemente repartida y es abundante.
• No se producen residuos radiactivos de larga duración.
• La reacción no se puede descontrolar, lo que la hace inherentemente segura.