Nuevas Fuentes de Energía Eléctrica y Polímeros: Producción, Tipos y Aplicaciones

Nuevas fuentes de energía eléctrica

En los últimos años, se ha intensificado la producción de electricidad mediante fuentes de energía renovables que tienen menor impacto ambiental que las convencionales y una elevada eficiencia energética:

Energía solar

Los rayos solares aportan calor y luz.

• Energía solar térmica: se emplea un panel solar plano como elemento receptor de energía, y esta energía se utiliza para calentar agua. El calor obtenido por el agua a través del panel solar se cede a un circuito secundario donde un depósito almacena el agua caliente. Las centrales térmicas solares concentran los rayos solares para obtener temperaturas elevadas que permitan obtener vapor de agua para producir electricidad, al igual que en cualquier central térmica. Ocupan mucho espacio y están en lugares de alta insolación.
• Energía solar fotovoltaica: células fotovoltaicas comunes en calculadoras, relojes y juguetes, donde transforman la luz solar en electricidad. Los captadores fotovoltaicos son paneles con numerosas células fotovoltaicas. La materia prima de la célula es el silicio, que es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre. Según sea la purificación del silicio que está en el cuarzo, el rendimiento varía entre el 5% y el 16%. Las células de alto rendimiento son costosas. Un reto tecnológico es obtener silicio que sea apto para células fotovoltaicas a un precio aceptable, también aumentar la eficiencia energética de la célula hasta el 18%.

Energía eólica

Se emplean aerogeneradores para transformar en electricidad la energía cinética del viento. Los nuevos molinos son habituales en el paisaje de zonas con viento como el Ebro o Galicia. Los aerogeneradores son máquinas de 80-100 metros en las máquinas más potentes, debido a que hay un viento regular y fuerte a esas alturas. La hélice con tres palas es grande (110 metros de diámetro), porque la potencia del aerogenerador es proporcional a la superficie barrida por las aspas. Necesitan una velocidad mínima de viento de 10-15 km/h para funcionar; si es superior a 80 km/h, se detienen para no sufrir desperfectos. Ahora, la electricidad eólica es más cara que la que producen las centrales térmicas o nucleares, pero esto está cambiando.

Energía mareomotriz

Es la energía cinética producto de enormes masas de agua en movimiento en mares y océanos, que se puede transformar en electricidad. Las centrales que realizan esto se denominan centrales mareomotrices.

Energía geotérmica

La temperatura del subsuelo aumenta con la profundidad (gradiente geotérmico de 3 ºC cada 100 metros), excepto en zonas volcánicas, donde el gradiente es más elevado. Así, la temperatura del agua en un reservorio a 1500 metros puede alcanzar los 60/70 ºC. El principio de la geotermia consiste en aprovechar el calor gradualmente en la tierra y bombear agua caliente para utilizarla en calefacción, o mover una turbina con el vapor y producir electricidad. Es renovable, y su extracción se realiza con prudencia, porque la restitución y el recalentamiento en el subsuelo son lentos. En función de la temperatura a la que sale el agua, la energía geotérmica se clasifica (20-60 ºC, -150 ºC, -400 ºC).

Polímeros

Sustancias formadas por moléculas grandes que resultan de la unión de otras moléculas más sencillas (monómeros). La polimerización es la unión sucesiva de muchas unidades de monómeros para obtener un polímero. Ejemplos: lignina, quitina, proteínas, ácidos nucleicos, etc.

Clasificación de los polímeros

• Origen:
  • Naturales: en la naturaleza, como la celulosa, el caucho, etc.
  • Sintéticos: obtenidos a partir de reacciones de polimerización en la industria: caucho sintético, nailon, poliestireno, cloruro de polivinilo, polietileno. Las materias primas son el carbón, el petróleo y el gas natural.
• Comportamiento al calentarlos:
  • Termoplásticos: pueden fundir sin descomponerse, por lo que se pueden moldear. Es un proceso reversible y el material puede usarse para una nueva fabricación.
  • Termoestables: una vez que adquieren forma, no pueden volverse a trabajar; si se calientan, se descompone.

Estructura de los polímeros

• Elevada relación de resistencia mecánica/densidad.
• Buenos aislantes térmicos y eléctricos.
• Gran resistencia ante disolventes químicos.

Aplicaciones

• Poliestireno: carcasas de televisores e impresoras, recubrimiento interior de frigoríficos.
• Polietileno: bolsas de supermercado, envasado de alimentos y tuberías.
• PET: bandejas y flejes.
• PVC: cables y calzado.

Polímeros sintéticos y medio ambiente

El reciclado de plásticos permite recuperar materiales para hacer nuevos productos.

• Reciclado mecánico: al depositar el material en el contenedor adecuado:
  • Separación de termoplásticos.
  • Clasificación manual por densidad y separación electrostática de los materiales seleccionados.
  • Eliminación de contaminantes, lavado y secado del material.
  • Trituración o molienda del material.
  • Nuevos objetos de calidad inferior, con posibilidad de mezclar el producto con polímero virgen.
• Reciclado químico: rompe la cadena del polímero, dando como resultado monómeros como materia prima.
• Incineración: recuperación de energía para obtener calor y electricidad, utilizando los residuos plásticos como combustible.