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Tema 8. Los recursos

1. Los recursos. Concepto y tipos

Recurso natural: “Todo aquello que la humanidad obtiene de la naturaleza para satisfacer sus necesidades físicas básicas y otras necesidades fruto de sus apetencias o deseos.”

Renovables

Por más que se utilicen no se agotan

pueden ser

Potencialmente renovables

Aunque se consuman, son repuestos por los procesos naturales en un tiempo relativamente corto. Si se usan sobrepasando su velocidad de regeneración, se agotan.

No renovables

Existen en cantidades fijas sobre la corteza terrestre. Se generan durantes largos periodos de tiempo.

Energía solar, eólica, mareomotriz, etc.

como

como como

Biodiversidad (animales y plantas), agua, aire, etc.

Combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas), Minerales (hierro, cobre, aluminio, uranio, etc.).


2. Recursos de la Geosfera y sus reservas

RESERVA son los recursos que consumimos o que podríamos consumir porque son rentables, conocidos y tenemos la tecnología necesaria para consumirlos. RECURSO es todo los que existe, incluidas las reservas. Ejemplo: el recurso oro es todo el oro que existe y la reserva de oro es sólo el oro que sale rentable extraer de la mina para compensar el gasto económico de su explotación.

2.1. Recursos vs Reservas


2.2. Usos y alternativas: Fuentes de energía

1973

2010


2020



2.2.1. Energías no renovables

Son aquellas que no se regeneran o lo hacen a un ritmo mucho más lento que el de su consumo, son los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural) y los isótopos radiactivos como los de uranio y plutonio.

Ventajas: - La principal ventaja es su alta calidad energética (liberan una cantidad enorme de energía) - Se puede almacenar y transportar. Inconvenientes: - Se trata de recursos energéticos limitados que se van agotando (las

energías no renovables han sido generadas en procesos geológicos muy lentos a lo largo de millones de años, por tanto, la energía consumida no es regenerada de nuevo a escala temporal humana).

- Su utilización ocasiona problemas medioambientales, ya que son energías sucias contaminantes que producen residuos.

- Constituyen fuentes de energía muy localizadas, que generan alta dependencia exterior en los países no productores (dependen de los países productores la cantidad que quieran vender y el precio que impongan) .


2.2.2. Energías renovables

Las fuentes de energía renovables son la energía solar, eólica, mareomotriz, geotérmica, energía de biomasa, hidroeléctrica... Ventajas:

-La energía consumida es compensada por la regeneración natural, por tanto, son consideradas inagotables, siempre y cuando el consumo no supere la capacidad de regeneración. - Su utilización no suele generar problemas medioambientales, ya que se trata de energías limpias con algunas excepciones. - Es energía autóctona (se produce en zona cercana a su utilización) que hace disminuir la dependencia exterior en el abastecimiento energético. - Su uso supone reducir el consumo de energías no renovables y contribuye a disminuir los impactos y conseguir un desarrollo sostenible.

2008

2.2.2. Energías renovables


Inconvenientes:

- Algunas no son fuentes de energía permanentes (eólica, mareomotriz...), otras proporcionan energías muy dispersas (solar). - Difíciles de acumular. - Presentan todavía problemas técnicos y/o económicos (fuerte inversión inicial por ejemplo) importantes para su explotación.

El apoyo y la inversión en investigación y desarrollo en este tipo de energías es el camino para hacer desaparecer o minimizar este tipo de inconvenientes, para que el uso de las energías renovables sea realidad en un futuro muy próximo.

2.2.2. Energías renovables (y 2)


Nuestra sociedad necesita un flujo continuo de materias primas, paralelo al de la energía, entre las que destacan, por su importancia, los recursos minerales o recursos geológicos (rocas y minerales) . Son no renovables ya que su regeneración es mucho más lenta que el ritmo de consumo de sus reservas. Están distribuidos de forma desigual y dispersa, de tal manera que a menudo los más importantes son escasos y difíciles de encontrar y explotar, aunque en ocasiones, debido a ciertos fenómenos geológicos algunos minerales se separan del resto y se concentran en determinadas zonas formando los yacimientos minerales.

3. Yacimientos minerales


Sólo se utilizan los que se encuentran en la corteza continental. Se extraen de aquellos lugares en los que los elementos se encuentran concentrados: los yacimientos. En un yacimiento los minerales que lo constituyen han de contener una proporción elevada de un determinado metal (mena). Se llama ganga al resto de minerales que acompañan a la mena y que en ese yacimiento no resultan rentables económicamente Las explotaciones de un yacimiento se denominan minas. Las cuales pueden ser a cielo abierto (en la superficie) o profundas. Lo que se desecha, escorias, se acumulan en montones junto a las explotaciones.

3.1. Concepto de yacimiento mineral

Minerales metálicos para obtener metales. - Como aluminio, hierro, manganeso, cromo, titanio, cobre, plomo, zinc, estaño, plata, oro, mercurio y uranio. - Los yacimientos han podido tener origen :

- magmático es si se ha producido por enfriamiento del magma (roca fundida); - metamórfico es cuando los minerales son sometidos en estado sólido (sin llegar a fundirse); - sedimentario, cuando los minerales han sido acumulados por sedimentación de minerales meteorizados y erosionados.

3.2. Principales yacimientos

y No metálicos:

- Los combustibles fósiles: • carbón, petróleo y gas natural. - Fertilizantes: • fósforo (apatito, se deposita en los sedimentos oceánicos); • nitrógeno; • y potasio (en las sales minerales, silvina y carnalita). - Y los materiales de construcción: • bloques de piedra (en la construcción); • rocalla (roca triturada de las carreteras, ferrocarril y para fabricar hormigón); • arena y grava (de graveras, en ríos, playas o flechas litorales); • cemento (mezcla de caliza y arcilla cocidas a 1.400 ºC y triturados); • yeso (por calcinación de la roca yeso); • arcillas (para ladrillos, tejas o baldosas rústicas); • y vidrio (derritiendo a 1.700 ºC la arena de cuarzo más sosa y cal y luego enfriando rápidamente).



Yacimientos metálicos de

Zn-Fe-Pb (blenda, pirita

galena) en Sª de

Cartagena y la Unión

Yacimientos

metálicos de Zn-

Fe-Pb (blenda,

pirita galena) en

Mazarrón

Yacimientos metálicos

de Zn-Fe-Pb (blenda,

pirita galena) en Águilas

Yacimientos metálicos de

Fe (magnetita) en Cehegín

Pb-Fe, Sª

Carrascoy

Cobre aurífero,

Santomera

Esparraguina, La

Celia

Magnetita,

Cabezo Gordo

a. Minería metálica en la Región de Murcia


Minería no metálica de

azufre y pizarras

bituminosas de Lorca

Nódulos de

sanidina de Jumilla

Prehnitas de Caravaca y

Cehegín

Salinas de Sal en Jumilla

Salinas de Sal en San

Pedro del Pinatar

Canteras de “mármoles”

en Caravaca-Calasparra-

Cehegín

Canteras de “mármoles”

en Fortuna-Abanilla

Canteras de mármol en el

Cabezo Gordo

b. Minería no metálica en la Región de Murcia

Canteras de arcillas del

Campo de Cartagena

Canteras de margas de Lorca


3.4. Impactos Ambientales derivados de las explotaciones de los recursos minerales

a) Incremento de la erosión y pérdida de suelo fértil e impacto paisajístico. b) Generación de riesgos: - por desmontes; - por escombreras; - en la minería subterránea: hundimientos en el terreno circundante; -etc. c) Producción de ruidos y vibraciones. d) Contaminación del medio a causa del polvo y los humos producidos por las excavadoras y las explosiones. e) Contaminación del agua y/o suelo por escapes de agua contaminada (ej. Aznalcollar ) f) Impactos sociales. El abandono de la actividad minera puede reducir el número de habitantes, el de comercios y aumentar el paro…


Regeneración de la Bahía de Portman

Desde 1957 las explotaciones mineras

de la Sierra de Portman vertieron

inicialmente hacia el centro de la Bahía

unas 3.000 toneladas/día de estériles,

que posteriormente pasaron a ser 10.000

toneladas/día, y que terminaron

depositando, 33 años después, 60

millones de toneladas.

El 31 de marzo de 1990 cesaron los

vertidos al mar. Hasta entonces, la línea

de playa se había retirado 700 metros en

el eje central de la bahía, en el fondo

marino los sedimentos llegaban hasta 12

Km mar adentro a profundidades de

más de 150m y en la bahía, 750.000

metros cuadrados de mar estaban

sepultados de estériles.

El Ministerio de Medio

Ambiente va a invertir 80

millones de euros en la

regeneración de la Bahía.

Los trabajos supondrán:

- la extracción de los minerales;

- el retranqueo del mar;

- y la consecución de una nueva

línea de playa de 250 metros

cuadrados.

- También se proyecta la

construcción de un canal de

drenaje a lo largo de todo el

perímetro de la bahía para evitar

que los aportes de la sierra

minera se depositen en la misma

o en la playa.



Para limpiar los estériles

mineros depositados a lo largo

de años en la bahía y éstos se

convertirán en inertes. Para

ello, se mezclan los residuos de

la construcción y de las

demoliciones con el suelo

contaminado con metales

pesados, como plomo, cadmio,

zinc, mercurio o arsénico y así

pierden su poder

contaminante.

Los estériles «inertizados»

(casi tres millones de metros

cúbicos) servirán para

rellenar una corta minera y

para estabilizar la zona de la

bahía donde se construirá el

paseo y las zonas verdes.




Prevención y corrección de los impactos derivados de la explotación de los recursos minerales

a) Actuaciones sobre el terreno para evitar la erosión: sujeción de taludes, conservación de vegetación,…

b) Actuaciones para proteger el paisaje: pantallas de árboles, prohibir las explotaciones en zonas de alto interés paisajístico, ocultar los desmontes... c) Actuaciones para evitar la contaminación: preparar balsas impermeabilizadas para el almacenamiento de los líquidos de lavado, evitar la contaminación del aire por el polvo y gases. d) Corrección de impactos: planes de restauración

- al concluir la explotación serán reproducidas las condiciones exactas anteriores; - rehabilitación, establecer un plan de usos de la tierra diferente al que había antes de la explotación pero ecológicamente estable: definir los usos del suelo posteriores, gestionar los residuos mineros para evitar la contaminación del suelo, control de la erosión y drenaje del agua, restablecer la vegetación.

Restauración de una cantera para áridos en Cabárceno (Cantabria)


4.1. El carbón: Origen, tipos de carbones e impacto ambiental

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 la formación de carbón, metano y CO2.

Para que este proceso sea posible es necesario un rápido enterramiento (de origen tectónico) que evite la putrefacción de los restos vegetales.

Habitualmente, los estratos de carbón quedan enterrados bajo otros arcillosos que impermeabilizan el terreno y que posteriormente se transformarán en pizarra.

4. Recursos energéticos: carbón, petróleo, gas natural y energía nuclear


Existen distintos tipos de carbón en función de su poder calorífico (directamente dependiente de su edad): - Antracita (90-95% de C) - Hulla (80-90% de C) - Lignito (70% de C) - Turba (45-55% de C). 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). Es uno de los combustibles más contaminantes y debido a su elevado contenido en azufre, cuando se quema expulsa una gran cantidad de SO2, lo que le convierte en el principal causante de la lluvia ácida.

Además, emite el doble de CO2 que el petróleo.

Impacto ambiental de la explotación de carbón: -Gran impacto visual.

- Los líquidos que desprenden suelen ser muy contaminantes.

- El agua de lixiviación puede fluir a los ríos o los alrededores, cargada de materiales muy tóxicos, como metales pesados y otros productos químicos usados en la minería.

- Al quemarlo se liberan grandes cantidades de gases responsables de la lluvia ácida, el efecto invernadero, la formación de smog, etc.

- Las impurezas que contiene se convierten en CO2 y SO2.

- Sin embargo, produce gran parte de la electricidad que consumimos. - Últimamente, se han desarrollado tecnologías (trituración y lavado) que han reducido las emisiones de gases tóxicos.



Carbón Gases (CO2, H2S…)

Elec-tri-ci-dad

Esquema de una central térmica de carbón:

Aire

30% de la energía eléctrica mundial


4.2. El petróleo: Origen y composición e impacto ambiental

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.

En éstos, ambos componentes sufren una transformación: la materia

orgánica se convierte en hidrocarburos por un proceso de fermentación,

mientras que los cienos y arenas se transforman en rocas sedimentarias

(margas y areniscas) que constituyen la roca madre, la cual queda

impregnada por dichos hidrocarburos.

Debido a su baja densidad, el petróleo tiende a aflorar hacia la

superficie, disipándose en la atmósfera y dejando un residuo sólido

bituminoso (pizarras bituminosas). Pero si en su ascenso tropieza con una

masa impermeable, se acumulará impregnando las rocas porosas

subyacentes (rocas almacén) con metano (por encima) y agua salada (por

debajo de él).


Componentes: se extrae en forma de crudo, formado por una mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos, que no tiene ninguna aplicación directa.

Para su utilización ha de pasar por una serie de procesos de refinado:

- 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 los conocidos oleoductos, pero la forma más habitual es mediante grandes petroleros, que presentan un elevado riesgo de accidentes (ejemplos, Exon Valdés o el Prestige).

Otros riesgos provocados por su uso son los derivados de la combustión, que incrementan la polución y desprenden grandes cantidades de CO2 a la atmósfera.

Usos: - gases licuados (calefacciones y calderas); - gasolina (automóviles), - nafta y queroseno (industria química y combustibles de los aviones); - gasóleos (vehiculos diésel y calefacciones domésticas); - fuel (centrales térmicas para la generación de electricidad); - otros usos: materias primas para la industria química, fertilizantes, pesticidas, plásticos, fibras sintéticas, pinturas, medicinas…


Sabic (La Aljorra, Cartagena) fabrica resinas de plástico que

sirven para industrias tan variadas como las del automóvil, la salud, la electrónica, el embalaje, la construcción, las telecomunicaciones o la óptica. • Rango de ventas. Más de 30 millones €/año • 700 empleados. • Entre las 25 principales empresas de la Región y entre las 200 primeras de España.


Reservas Probadas de Petróleo remanentes al cierre de 2010

(en millardos)


4.3. El gas natural: Origen y composición e impacto ambiental

Procede, al igual que el resto de los hidrocarburos, de la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos.

Está compuesto por una mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano y otros gases en proporciones variables.

Su transporte se realiza principalmente mediante gasoductos que requieren una fuerte inversión y son de bajo riesgo.

Un peligro asociado es el escape de metano (gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO2).

Otro método de transporte consiste en licuarlo a bajas temperaturas y trasladarlo en barcos similares a los petroleros, con lo que cabe el riesgo de accidentes de los mismos.


Usos: - en los hogares (calefacción, cocinas); - en la industria y en las centrales térmicas comienza a sustituir al carbón. Ventajas: - produce un 65 % menos de CO2 que los otros combustibles fósiles; - no emite NOx ni SO2 por lo que no causa lluvia ácida; - además, en las centrales térmicas es más eficiente que el carbón o el petróleo. Para muchos expertos, 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 reutilizar la infraestructura de distribución del gas natural). Se trata de una solución temporal, pues se estima que las actuales reservas sólo durarían unos veinte años si se utilizase sustituyendo a los otros combustibles fósiles.

Fracturación hidráulica (fracking) - Extracción de gas y petróleo del subsuelo - Perforar un pozo vertical en el que se inyecta a presión algún material para ampliar las fracturas existentes en el sustrato rocoso que encierra el gas o el petróleo

- Inyección de agua con arena y productos químicos



4.4. La energía nuclear

La energía nuclear es la energía procedente de las reacciones que se producen en o entre los núcleos de ciertos átomos en unas determinadas condiciones. La energía nuclear se produce por fisión (rotura de núcleos mayores en otros menores) o por fusión (se sintetizan núcleos mayores a partir de otros menores).

La fisión nuclear consiste en dividir el núcleo de un elemento fisible (el núcleo se puede romper por ser inestable como sucede con el uranio 235), mediante el bombardeo de neutrones, obteniéndose dos elementos de menor tamaño (en este caso Kr y Ba), energía y liberación de neutrones (el 235U libera una media de 2,5 neutrones). Si los neutrones liberados bombardean otros núcleos, produciendo a su vez otras fisiones, se produce una reacción en cadena sin control (explosión atómica) o controlada (central nuclear)


1. La reacción nuclear tiene lugar en el reactor, en el están las agrupaciones de varillas de combustible (contienen un 3% de 235U) intercaladas con unas decenas de barras de control que están hechas de un material que absorbe los neutrones. - Acercando o alejando estas barras de control a las varillas de combustible, se controla el ritmo de la fisión nuclear ajustándolo a las necesidades de generación de electricidad.

a. La central nuclear


2. Hay un circuito primario de agua, en contacto con el material radiactivo, en el que esta agua se calienta por la fisión del uranio. -Al circular a alta presión, permanece líquida. - Esta agua calienta otro circuito de agua, llamado secundario, que se transforma en vapor a presión (generador de vapor) que es conducido a una turbina.


3. El giro de la turbina mueve a un generador que es el que produce la corriente eléctrica. 4. Finalmente, el agua es enfriada en torres de enfriamiento (condensador) con agua procedente de un río o del mar que es el tercer circuito, el agua se devuelve mas caliente (contaminación térmica).

Centrales nucleares en España



A mitad del siglo XX la energía nuclear de fisión fue acogida con entusiasmo, dado el poco combustible que consumía (con un solo kilo de U se producía tanta energía como con 1.000 Tm de carbón) y a que no generaba CO2 ni otros gases a la atmósfera.

Pero en la actualidad hay numerosas voces en contra de ella debido a:

- Sabotajes, accidentes (Chernobyl, 1986) o catástrofes naturales (FuKushima, 2011).

- Los residuos radiactivos (larga duración) que deben ser almacenados indefinidamente (cementerios nucleares, El Cabril (Córdoba) o Villar de Cañas (Cuenca). También contaminación durante la extracción.

- Contaminación de aguas utilizadas como refrigerante de la central.

- Coste de construcción y baja vida media (30-40 años).

- Dependencia tecnológica exterior.

b. La utilización de la fisión nuclear y sus limitaciones

Después del terremoto y el tsunami de Japón, la energía nuclear está siendo tema de actualidad. Energía Nuclear. Concepto y tipos (1 punto). Explique brevemente el funcionamiento de una central nuclear (0.6 puntos). Diga dos inconvenientes en el uso de este tipo de energía (0.4 puntos).

Selectividad UMU Junio 2011



c. La energía nuclear de fusión

La fusión nuclear se produce de forma natural en el Sol y en el resto de las estrellas, emitiendo gigantescas cantidades de energía.

Se trata de la fusión de dos núcleos atómicos (por ejemplo de H) que al unirse forman uno mayor (He).

Para que se produzca la reacción es necesario que los átomos se aproximen mucho (venciendo su fuerte repulsión), y esto solo se consigue pasando la materia al estado de plasma (los núcleos y electrones se encuentran separados) mediante las altas presiones y temperaturas (más de 100 millones de ºC).

Se liberan 17,6 MeV Casi 1.000 veces mayor que la lograda en la fisión de 1 gramo de uranio natural


c. La energía nuclear de fusión

La fusión nuclear podría ser una solución al problema de la falta de energía en el futuro, pues el combustible requerido, el deuterio (isótopo de H), es muy abundante. Además, es un proceso que parece que no produce contaminación radiactiva peligrosa, ni contamina las aguas o atmósfera, ni presenta riesgo de accidentes.

La principal dificultad es que las reacciones son muy difíciles de realizar y todavía, a pesar de las numerosas investigaciones, no hay reactores de fusión trabajando en ningún sitio, pero no se tardará mucho en conseguirlo. Lo ideal sería conseguir la llamada fusión fría (a baja Tª).


6. Recursos energéticos relacionados con la atmósfera: energía eólica

Es la energía producida por el movimiento del aire (viento), que a su vez, es una consecuencia de la radiación solar El principal uso es la producción de energía eléctrica, mediante unas máquinas llamadas aerogeneradores (o turbinas eólicas), que se instalan bien aisladas (particulares) o pequeña comunidad (parque eólico) Ventajas: - Limpia e inagotable. No muy costosa y bajo mantenimiento - Reduce el consumo de energías no renovables (complemento) - Energía autóctona - Utiliza tecnología con un alto grado de desarrollo en nuestro país - Alto rendimiento en la transformación de energía mecánica en eléctrica Inconvenientes: - No constituye una fuente de energía constante (vientos intermitentes) - Con vientos fuertes, la energía producida es difícil de almacenar. - Impacto visual, muerte de aves, reseca la superficie de suelo cercana, ruidos, interferencias electromagnéticas… - Los parques eólicos necesitan grandes extensiones de suelo

Defina los conceptos de yacimiento mineral, mena y ganga (0.5 puntos). La explotación de un yacimiento se puede hacer en minas o canteras. Explique tres impactos ambientales causados por la explotación de yacimientos minerales (0.9 puntos). Un recurso energético relacionado con la atmósfera es la energía eólica. Explique sus ventajas e inconvenientes (0.6 puntos).

Selectividad UMU Septiembre 2012



El aprovechamiento directo de la energía del Sol se hace de diferentes formas: Calentamiento de locales por el Sol: Invernaderos, viviendas, etc, se aprovecha para calentar el ambiente. Algunos diseños arquitectónicos (arquitectura solar) buscan aprovechar al máximo este efecto para restringir el uso de calefacción o de aire acondicionado. Acumulación del calor solar: Se hace con paneles colocadas en lugares expuestos al Sol (tejados), en los que se calienta algún fluido que se almacena el calor en depósitos. Se usa, sobre todo, para calentar agua. Generación de electricidad: La luz solar se puede convertir directamente en electricidad usando el efecto fotoeléctrico en las células fotovoltaicas (dispositivos formados por metales sensibles a la luz que desprenden electrones cuando los fotones inciden sobre ellos).

7. La Energía solar. Utilización. Ventajas e inconvenientes


Arquitectura solar

Conjunto de técnicas arquitectónicas que permiten la captura, almacenamiento y distribución de la energía solar que incide en un edificio siguiendo dos criterios: -Criterios activos: favorecer la penetración de radiación solar. Captación y almacenamiento están integrados en el edificio, provistas de dispositivos mecánicos para controlar y distribuir la energía calorífica -Criterios pasivos: recoge y almacena la energía en superficies oscuras y mates y no existe ningún medio mecánico - En ambos, la superficie colectora y la unidad de almacenamiento están integradas en el mismo edificio como un elemento más de su estructura


Energía solar térmica

De baja temperatura: - Utiliza un colector plano para captar la radiación solar y transformarla en energía térmica alcanzando tempera turas que no superan los 90°C para después transferirla a un portador de calor

- Sus aplicaciones el de calentamiento de agua de piscinas, viviendas, hospitales e industrias. El rendimiento del proceso es de un 50%

Transformación de energía solar en térmica almacenándola en un fluido

Dependiendo de la temperatura que alcance este fluido tenemos tres técnicas: de baja, media y alta temperatura


Energía solar térmica

De media temperatura: -Un colector de concentración para lograr un a mayor intensidad de radiación en un área reducida. Temperaturas entre 90 y 200°C. Aplicaciones de tipo industrial De alta temperatura: - Colectores de concentración de reflexión. Temperatura superior a los 200°C. Se capta la energía solar y se transfiere a un fluido portador de calor. Su aplicación es la generación de energía eléctrica . El rendimiento de estas instalaciones es bajo, del orden de un 20%

Energía solar fotovoltaica Tema 8. Los recursos

Se convierte directamente la luz del Sol en electricidad

Una célula fotoeléctrica, es un dispositivo electrónico que permite

transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (flujo de

electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, generando energía solar

fotovoltaica

El material que presenta efecto fotoeléctrico (como el silicio) absorbe

fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres son

capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada

como electricidad

El límite de la eficacia de una célula de silicio es

del 28%. Se están investigando nuevos materiales

como el silicio amorfo (rendimiento entre el 40-

50%)

En la actualidad proliferan los “huertos solares”

(gran cantidad de paneles solares orientados hacia

el sol y con capacidad de movimiento)


Ventajas: -Fuente inagotable - No se emiten ningún tipo de contaminante durante el tiempo de funcionamiento de la instalación - Gratuita - No genera residuos peligrosos de difícil eliminación - No suele tener efectos significativos sobre la flora y la fauna (excepto las instalaciones de alta temperatura, que pueden afectar a la fauna) - No requiere grandes inversiones de transporte o almacenamiento. - Es una actividad económica y, como tal, contribuye a la creación de empleo, impulsando el desarrollo local - Es idóneo para zonas donde el tendido eléctrico no llega - A medida que la tecnología aumenta, los costes disminuyen


Inconvenientes: - Disponibilidad limitada por los ciclos día-noche, días nublados y estaciones del año. Influencia de la latitud del lugar, del día del año y el clima de la zona -Grandes cantidades de energía eléctrica requieren grandes extensiones de terreno - Necesita una gran inversión inicial - Los lugares donde hay mayor radiación, son lugares desérticos y alejados (energía que no se aprovechara para desarrollar actividad agrícola o industrial, etc.) - Impacto paisajístico provocado por las placas solares. - Necesidad de complementar esta tecnología con otra para obtener energía eléctrica

La sociedad humana necesita un suministro constante de grandes

cantidades de agua

Es un bien insustituible como necesidad básica e interviene directamente

en casi todos los procesos productivos, por tanto, se trata del recurso natural

más preciado

Los recursos hídricos están distribuidos de manera desigual, tanto

temporalmente como territorialmente

Los recursos hídricos representan la cantidad de agua dulce presente en

sus ríos y acuíferos, aportada por la precipitación local o recibida de

regiones o países vecinos a través de ríos y acuíferos transfronterizos

Demanda es la cantidad de agua que se necesita para un uso determinado

Consumo es la cantidad de agua que se pierde en esa utilización, es decir,

aquella que no regresa al lugar de donde ha sido extraída, o cuya calidad

resulta reducida, dificultando su reutilización

8. Recursos hídricos. Usos del agua, explotación e impactos.


Distribución del agua en La Tierra Tema 8. Los recursos


Usos del agua

Existen diferentes criterios para establecer una clasificación de los usos del agua.

a. Uso consuntivo: Consumo. Si

el agua empleada para realizar una actividad ya no puede ser utilizada de nuevo (por ejemplo, el agua destinada a las actividades agrícolas, urbanas o industriales);

b. Uso no consuntivo: si una vez empleada en una determinada actividad puede ser utilizada de nuevo (por ejemplo, los usos energéticos, recreativos o ecológicos)

0

10

20

30

40

50

60

70

Agrícola Industrial Urbano


Usos consuntivos

a. Uso agrícola

Entre el 65% y el 82% (España) del agua consumida

La demanda depende de los tipos de cultivo, sistema de riego, clima, tipo de suelo y grado de mecanización agrícola

Por el riego se pierde mucho agua en las canalizaciones por evaporación y filtración (canalizaciones en mal estado) y en riegos tradicionales (se puede perder hasta el 90% por infiltración). En la técnica del goteo, sólo se suministra el agua que la planta necesita)

La agricultura de regadío es más rentable que la agricultura de secano (2/3 de la superficie de regadío, son posteriores a 1950)

1 kilo de arroz se consume 4.000 litros de agua, 1 kilo de algodón 10.000 l y 1 kilo de trigo 500 l


b. Uso urbano

Es el consumo en el hogar, comercio o servicio público (limpieza de calles, riego de parques y jardines,...)

Representa el 11,4 % del agua consumida a nivel mundial (12% en España)

Procede generalmente de embalses, con tratamiento previo a su consumo, y de aguas subterráneas, ambas deben tener unos requisitos mínimos de calidad según la normativa legal

El consumo varía enormemente según el nivel de vida, por ejemplo un ciudadano de la India consume en su hogar 25 l /día, mientras que uno de Nueva York más de 300 l/día


Consumo medio de agua en los hogares de España por CCAA (2011)


c. Uso industrial

Representa un 23,6 % del consumo mundial (6 % en España) Los usos más destacados del agua son

-refrigeración (metalurgia y producción de energía) que usa más de la mitad del agua, - disolvente en la industria química, - lavado y arrastre de productos no deseados como sucede en la minería (muy contaminante pudiendo contener muchos metales pesados), - como materia prima (industria alimentaria), tratamiento y teñido de tejidos,...

Las industrias que más uso realizan del agua son químicas, siderúrgicas, papeleras, alimentarias y petrolíferas, en este orden 1 kilo de papel, 250 l de agua y 1 kilo de plástico 2.000 l


Usos no consuntivos

1. Uso energético: - Para obtener energía hidroeléctrica (las centrales hidroeléctricas comprenden el 40% de la energía eléctrica en España). 2. Uso recreativo y navegación: - Ríos, lagos, embalses y piscinas son lugares usados para ocio y deporte. También se incluyen aquí balnearios, aguas termales,... 3. Uso ecológico y medioambiental: - Es necesario establecer unos caudales mínimos (aproximadamente 10%), de forma que se mantenga el equilibrio en el ecosistema acuático y en su dinámica. - Se trata de una restricción que se debe establecer antes de plantearse los usos o explotación de los recursos hídricos de una zona, región o país. - Permite el mantenimiento del paisaje, la recarga de acuíferos, evitar el estancamiento de agua,... - Mantiene la diversidad biológica, regulan el clima local, actúan como depuradoras naturales que absorben fertilizantes, pesticidas y materia orgánica.


Energía hidráulica. Utilización. Ventajas e inconvenientes

La energía potencial que impulsa el agua en su camino desde las montañas al mar puede ser capturada y 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 estarán conectadas a una dinamo, que transformará la energía mecánica en eléctrica.


1. Ventajas de la energía hidráulica:

- Es una energía renovable, limpia (no produce residuos) y autóctona. -El coste del “combustible” es nulo, el mantenimiento es mínimo. - Regula el cauce fluvial paliando los efectos de las avenidas. - Y es una energía que se puede almacenar.

2. Inconvenientes de la energía hidráulica:

-Los grandes embalses inundan zonas, produciendo emigraciones humanas y pérdida de diversidad. - Obstruyen el río, colmatan los embalses, erosionan las zonas costeras. - Puede modificarse la calidad del agua embalsada como la posibilidad de eutrofización del agua. - En la construcción además de su impacto paisajístico destaca el elevado coste de las obras y de los largos tendidos eléctricos. - Genera posibles riesgos geológicos inducidos por movimientos de ladera y/o por rotura de la presa. - Disminución del caudal de los ríos (aguas debajo de la presa), variaciones en el microclima…


Gestión del agua

Es necesario modificar la planificación de los usos y demandas actuales del agua en todos los sectores: doméstico, industrial, agrícola y ecológico

Una de las causas que más agrava el problema es el mal uso del agua, que ha llevado a una sobreexplotación y a una deficiente gestión del agua

La escasez de agua puede llegar a afectar al rendimiento de las cosechas, a provocar una alteración de los ecosistemas e incluso a amenazar la propia supervivencia de algunos seres humanos

La planificación hidrológica pretende la ordenación de los usos del agua, el aumento de la eficiencia de los mismos y el aporte de soluciones de carácter técnico ante el aumento de las demandas

Tres tipos de soluciones: 1) soluciones de carácter general (reducción del consumo de agua) 2) de carácter técnico (mejor aprovechamiento) 3) de carácter político (concienciación ciudadana, solidaridad interterritorial)


1. Reducción del consumo en el sector agrícola

a. Medidas de carácter general

Cambios en los sistemas de riego: riego por goteo

Mejora en las prácticas de gestión del agua a través del control de los suministros o el aumento de las tarifas agrícolas, para evitar el despilfarro

Reutilización del agua residual depurada para el riego de determinados cultivos (forraje, fibras, obtención de semillas, etc.), previo tratamiento terciario

“A manta” Por goteo


2. Reducción del consumo en el sector industrial

Se necesitan grandes cantidades de agua para fabricar los distintos productos que empleamos de forma cotidiana

Entre las posibles medidas para reducir estos consumos estarían

- el reciclado de agua que se emplea en refrigeración - su reutilización en sistemas cerrados dentro de la industria - y la aplicación de diseños de ingeniería que reduzcan el flujo

de agua y eviten posibles pérdidas en las conducciones

Por otro lado, existe la posibilidad de ofrecer incentivos a aquellas industrias que reduzcan sus necesidades de agua aplicando tecnologías de bajo consumo y a la vez menos contaminantes del agua utilizada, de forma que ésta pueda ser empleada de nuevo

3. Reducción del consumo en el sector urbano


Empleo de instalaciones de bajo consumo, como electrodomésticos, cisternas, grifos con temporizador, etcétera.

Adopción de los precios del agua más acordes con su verdadero coste (el consumo de agua disminuye entre un 3 % y un 7% si se aumenta un 10% su precio).

Aplicación del paisajismo xerofílico en los ajardinamientos de ciudades y residencias, situadas en regiones de clima seco (plantas y arbustos autóctonos).

Planificación urbana que no hipoteque los recursos al situar edificaciones en zonas que puedan afectar a suministros de agua.

Reutilización de las aguas residuales domésticas, previa depuración, en usos menos exigentes respecto a la calidad del agua (parques y jardines, campos de golf, lavado de coches, aire acondicionado, cisternas, etc.).

Educación ambiental: sensibilización y concienciación ciudadana.

1.000 l = 2,6 €

(1 l = 0,26 c )


b. Medidas de carácter técnico

Embalses: para regular las aguas de los ríos y controlar sus crecidas; el abastecimiento de agua a poblaciones, industria y agricultura; generar electricidad, y por último, su utilización para el ocio y tiempo libre

Trasvases: exportar agua desde una cuenca hidrográfica con excedentes a otra con déficit por medio de un sistema de canales cuyo impacto en el medio natural y en el paisaje es muy elevado

Actuaciones sobre los cursos de los ríos: restaurar los daños que se hayan producido para facilitar la circulación del agua (eliminando aterramientos, recuperando pendientes, limpiando y acondicionando los cauces, revegetando …)

Desalación del agua del mar o salobre: obtener agua potable a partir del agua del mar o de aguas salobres continentales

Control en la explotación de acuíferos


c. Medidas de carácter político

Leyes que regulen el consumo de agua y la gestión de la misma;

Conferencias internacionales que tratan de dar una respuesta global al

problema de la escasez de agua:

- En 1968 (Estrasburgo), Carta Europea del Agua para concienciar a

los ciudadanos europeos frente al problema de la escasez del agua.

- Conferencia del Agua de las Naciones Unidas (Mar del Plata, 1977)

donde se realiza una primera evaluación del agua.

- Conferencia de Río de Janeiro (1992) que elabora la Agenda 21

para lograr un uso sostenible del agua, indicando que es necesaria

una protección y distribución.

- En La Haya (2000), II Foro mundial del Agua. Se propone que en

el año 2015 deberían existir sistemas de cobro por los servicios del

agua que reflejen los costes totales.

- Directiva Marco Europea Sobre el Agua (2000), los estados de la

Unión Europea se comprometen (2020) a desarrollar programas y

medidas para disponer de un buen estado ecológico de sus aguas,

definido por un listado de límites máximos de productos

contaminantes).

Gestión del agua en España

Organismos que gestionan el agua en España:

Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente y dentro de éste la Secretaría de Estado de Medio Ambiente que cuenta con la Dirección General del Agua

Organismos de Cuenca o Confederaciones Hidrográficas : Planificación Hidrológica, Gestión de recursos, Control de calidad del agua...

- ejemplo Confederación Hidrográfica del Segura

Sociedades Estatales del Agua - ejemplo ACUAMED (para el desarrollo del Programa de

Actuaciones en las cuencas mediterráneas)

Consejo Nacional del Agua: están representados las diversas administraciones del Estado (Comunidades Autónomas, Ayuntamientos, Organismos de Cuenca, regantes…



9. El problema del agua en regiones mediterráneas: trasvases y desalinización. Impactos.

Trasvase Tajo-Segura

Proyecto, 1933; inicio de las obras, 1966; finalización, 1979.

• Pasa agua desde los embalses de Entrepeñas (Guadalajara) y Buendía (Cuenca) al Río Segura a través de la presa del Talave.

• Gestionado desde el Gobierno central.

• El Consejo de Ministros decide en función de las circunstancias aprobar o denegar trasvases.

• Si en los embalses de cabecera del Tajo existen 400 hm³ o menos de agua, no se puede trasvasar agua (anteriormente era de 240 hm³) .

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Trasvase_Tajo-Segura.svg

Impactos de los trasvases:

• Se detraen caudales de la cuenca cedente que ponen en peligro el caudal ecológico del mismo.

• Obras para la realización del mismo (movimiento de tierras, expropiaciones, contaminación…).

• Invasiones de especies alóctonas en la cuenca receptora.

• Dificultad de realizar trasvases en todos los lugares.

• No garantiza las necesidades de agua en épocas de sequía en la cuenca cedente.

• Generación de conflictos sociales entre las regiones cedentes y receptoras.

• Pueden favorecer un desarrollo desmedido de los terrenos para regadío en las regiones receptoras.


Desalinización Tema 8. Los recursos

Es el proceso de eliminar la sal del agua de mar o salobre, obteniendo agua dulce.

Puede realizarse por ósmosis inversa, destilación, congelación, evaporación relámpago y formación de hidratos.

En la ósmosis inversa se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración.

Mediante este procedimiento es posible obtener agua desalinizada (menos de 15.000 microsiemens/cm de conductividad eléctrica partiendo de una fuente de agua salobre, agua de mar, que en condiciones normales puede tener entre 20.000 y 55.000 microsiemens/cm de conductividad.

Ventajas: • Proporcionan mayor autonomía hídrica a la zona a la que abastecen. •Según algunas fuentes, supone el 3% de ocupación de terreno y el 3% de desplazamiento de tierras frente a los trasvases.

• El sistema de desalinización consumiría un 30% menos de energía que la requerida para trasladar el agua del Ebro a Cataluña, Comunidad Valenciana, Murcia y Almería.

• Podrían utilizarse energías renovables para el funcionamiento de las desaladoras, dado que en numerosas zonas del sur y el este del país, el sol y/o el viento abundan. • Podemos ser punteros en investigaciones sobre tecnologías a utilizar en las desaladoras.


Impactos de la desalinización: •En el proceso de extracción de la sal del agua de mar se producen residuos salinos que, una vez vertidos al mar, perjudican a la flora marina al aumentar la salinidad de las aguas.

• Las complejas instalaciones de ósmosis inversa requieren un gran consumo de electricidad.

• Las desalinizadoras se instalarían en lugares no ocupados por las urbanizaciones turísticas.

• Como fábricas que son, tienen una vida limitada.

• Habría que realizar nuevas obras de infraestructura para trasladar el agua desalada a las zonas donde es necesaria.


Selectividad UCM Junio 2013



10. Recursos costeros e impactos derivados de su utilización

Las zonas costeras son muy productivas (luz y nutrientes), pero también vulnerables por la presión ejercida por la superpoblación; las actividades recreativas y el transporte marítimo; las actividades pesqueras (pesca y acuicultura). Impactos en las zonas costeras:

- Erosión (oleaje y viento) que produce la migración natural de arena, las variaciones de los caudales de los ríos, el aporte de sedimentos…

- Multitudinarias acciones del ser humano: construcción de espigones, muelles, diques; los embalses dificultan la llegada material detrítico a la desembocadura de los ríos; construcciones de carreteras y accesos; extracción de áridos de las zonas playeras;…

- Exceso de urbanización y afluencia de turistas, lo que conlleva la ocupación masificada del suelo y la sobreexplotación del agua.

- Eutrofización y otras formas de contaminación de las aguas por materia orgánica, inorgánica o por metales pesados.

- Contaminación del aire y generación de residuos. - Pesca de arrastre. - Especies bioinvasioras (Mejillón cebra o Alga Caulerpa taxifolia.


La energía de la biomasa es la contenida en las moléculas orgánicas que componen la materia de los seres vivos. En realidad es energía solar almacenada en enlaces químicos por medio de la fotosíntesis, esta energía se distribuye a todos los organismos mediante las relaciones tróficas. La podemos obtener de:

- Bosque: leña, madera y desechos de la industria maderera como virutas. - Agricultura: restos de poda, paja, cáscaras ... - Ganadería: estiércol o restos de matadero. - RSU: papel, cartón, restos de alimentos... -Cultivos energéticos: caña de azúcar, maíz o patata que producen (fermentación alcohólica) etanol; también de aceites (soja, girasol o colza), bioaceites.

El procedimiento más usado para el aprovechamiento de la energía de la biomasa es la combustión, pero también, la generación de electricidad, combustibles de vehículos, biogás.

11. Biomasa. Utilización. Ventajas e inconvenientes


Ventajas de la energía de la biomasa: - Es un buen método de eliminación de residuos biodegradables. - Sustitución progresiva de los carburantes fósiles para vehículos por los combustibles obtenidos de los cultivos energéticos. - La biomasa, prácticamente no contiene azufre, las cenizas son inertes y no producen compuestos de cloro. - No altera la cantidad neta de CO2 existente en la atmósfera. -Será renovable siempre que plantemos tantos árboles y cultivos como utilicemos.

Inconvenientes:

- Bajo rendimiento energético y se producen de manera estacional y dispersa. - El etanol es muy corrosivo y en su combustión se produce óxidos de nitrógeno y formaldehído (cancerígeno). - Uso de biocombustibles requiere cambios en los motores. - Los cultivos energéticos necesitan grandes superficies de suelo. - La biomasa en estado fresco tiene dificultades de manipulación.

Cite dos recursos energéticos no renovables y dos energías renovables (0.4 puntos). La biomasa es una energía alternativa. Explique qué es, a partir de qué productos se puede obtener, cómo se aprovecha, etc. así como algunas ventajas e inconvenientes (1.6 puntos).

Selectividad UMU Septiembre 2011


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