Los recursos naturales son los bienes que se encuentran en la naturaleza y que utiliza la humanidad para subsistencia y para satisfacer sus necesidades.
La naturaleza proporciona a los seres humanos los recursos principales: agua, oxígeno y alimentos para poder realizar sus funciones biológicas. El agua es necesaria para cualquier actividad de los seres vivos y el oxígeno también, aunque por su abundancia en el medio no se valora como un recurso fundamental para el desarrollo de la vida. Además los alimentos suponen a la vez la fuente de materia y energía.
De la flora y la fauna se obtiene gran parte de los alimentos y medicamentos y la materia prima para a industria textil, maderera y otras. El suelo es otro de los recursos que nos ofrece la naturaleza, sobre el que se desarrollan muchos seres vivos. Numerosas rocas y minerales se usan en la construcción de edificios y la elaboración de nuestros utensilios. Y con fines energéticos se aprovechan el carbón, petróleo, gas natural y minerales radiactivos, así como el sol y el viento. En los últimos años en las grandes ciudades se están produciendo problemas por las aglomeraciones de la población. Por ello, el espacio se considera también un recurso necesario. Por otra parte, el océano mundial adquiere cada vez más importancia como fuente de recursos alimentarios (peces, algas y sal) y energéticos (petróleo y gas).
Tipos de Recursos: Si el objeto de consumo es un ser vivo o no: — Recursos bióticos: productos agrícolas, ganaderos, pesqueros y forestales. — Recursos abióticos: el agua y los minerales. Si hay posibilidades de volverlos a utilizar o no: — Recursos reutilizables. — Recursos no reutilizables.
Los recursos geológicos son materiales que se extraen de la tierna para ser aprovechados con diversos fines. Se puede distinguir entre los recursos geológicos energéticos (carbón, petróleo y gas) y os recursos geológicos no energéticos que a su vez se dividen en metálicos y no metálicos.
Una fuente de energía es todo aquello de lo que podamos extraer algún tipo de energía, llamada energía primaria. Esta energía puede usarse directamente o puede transformarse en otro tipo de energía antes de ser empleada por el ser humano. La principal fuente de energía existente en a Tierra es el Sol, ya que de él derivan las fuentes de energía primaria más utilizadas en la actualidad: El Sol es el responsable de la formación de los vientos, de los que se obtiene la energía eólica. Produce la evaporación del agua, haciendo que llegue a la atmósfera. Por las precipitaciones (lluvia, nieve y granizo), el agua volverá a la superficie y llenará los embalses, de los que se extrae energía hidráulica. ‘Es imprescindible para que los vegetales realicen la fotosíntesis y puedan emplearse como biomasa. Además, todo el petróleo, el carbón o el gas natural provienen de las plantas y otros seres vivos que existieron hace millones de años. El Sol es el origen de todas las energías del planeta. La energía solar, la energía eólica y a energía hidráulica están directamente relacionadas con el Sol. Pero también la energía química de los alimentos (los vegetales captan ¡a energía del Sol) y los combustibles (restos de seres vivos). Interviene de forma esencial en la formación de olas, mareas y en el calentamiento del agua del mar. Se emplea directamente como fuente de calor y de luz; además, sirve para obtener energía eléctrica en las centrales solares.
Tradicionalmente el ser humano ha utilizado biomasa (leña o carbón vegetal) como principal fuente de energía. Esta energía es renovable al igual que la solar, la del viento la de las mareas, la mayor parte de la energía que utiliza la sociedad hoy día proviene del carbón vegetal, del petróleo o de combustibles rardiactivos. Todos ellos son recursos minerales no renovables, ya que o no se forman actualmente o lo hacen un ritmo infinitamente inferior al de su consumo.
Este combustible sólido de color negro se formó hace mucho tiempo y presenta distintas variedades en función de su composición. El carbón sustituyó a la madera como fuente de energía cuando se consiguieron encontrar los grandes yacimientos y se desarrollaron técnicas de minería para su explotación. Este material desempeñó un papel fundamental durante la Revolución Industrial y actualmente sigue siendo el segundo recurso en importancia, proporcionando aproximadamente el 30% del consumo energético a nivel mundial, pero con el problema de los efectos contaminantes. EL ÁTOMO DEL CARBONO Este elemento se halla en la naturaleza en diferentes estados y se combina de formas muy numerosas, siendo esencial para la vida.
COMBINACIONES DEL CARBONO El carbón presenta un elevado contenido de carbono, que circula de forma cíclica por la Naturaleza, también en cuerpos inorgánicos.
CICLO DEL CARBONO Parte de este elemento se transforma en carbón, que representa un 22% del total de carbono de la Tierra
TIPOS Y CLASES DE CARBÓN Las variedades de este combustible resultan del mayor o menor contenido en carbono y humedad. La etapas de formación van desde la turba (con bajo contenido en carbono y alta humedad) hasta la antracita (máximo poder calorífico).
CARBÓN VEGETAL
TURBA
EMPLAZAMIENTO DEL CARBÓN Las tres cuartas partes de los depósitos aprovechables de carbón se localizan en Estados Unidos, los países de la antigua URSS (cuenca del Donets y Siberia Occidental), el noroeste de China y Europa Occidental
LIGNITO
COQUE
HULLA
ANTRACITA
PROCESO DE TRANSFORMACIÓN Desde hace millones de años, las plantas muertas se acumularon bajo el subsuelo y se descompusieron por la acción de hongos y bacterias hasta formar carbón. Otro producto, el carbón vegetal o de leña, resulta de la transformación de la madera dentro de una pila (carbonera) a temperaturas de 300-400oC.
BOSQUE DE HELECHOS
BOSQUE
ALTOS HORNOS MINA DE CARBON PIEDRA
CARBONERA
FABRICA DE COQUE
CARBON VEGETAL
LAVADO Y CLASIFICACIÓN El carbón se separa de otras rocas más pesadas por medio del agua. Una parte del material se introduce en grandes hornos que alcanzan 900°C para conseguir coque.
AGUA
CARBÓN
IMPUREZAS
CARBÓN OVOIDE
CARBÓN POLVO
UTILIZACIÓN El carbón se emplea para generar energía eléctrica y proporcionar calor, y en su proceso de producción desprende gases y alquitrán. A través de otros tratamientos se extraen los compuestos de azufre, que resultan El coque se usa en la fabricación de acero. ENERGÍA ELÉCTRICA
HIERRO Y ACERO
CARBÓN COQUE
INDUSTRIA QUÍMICA
GAS DE CIUDAD
CALEFACCIÓN
LA FORMACIÓN DEL PETRÓLEO FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES Desde el momento en que se inició la racionalización de las búsquedas petrolíferas, esto se plantease a los geólogos el problema del origen del petróleo; problema no solamente teórico, sino también de gran interés práctico, por cuanto dilucidar las condiciones de su génesis equivale a puntualizar qué tipo de formaciones geológicas son aptas para contenerlo.
Las primitivas teorías que le atribuían origen inorgánico, considerando la reacción de carburos, de procedencia volcánica, idónea para formar acetileno y, en último término, hidrocarburos, pueden considerarse definitivamente desacreditadas; tantas son las pruebas en favor de un origen bioquímico a partir del plancton marino. El plancton aparece constituido por infinidad de seres microscópicos o sub microscópicos, animales o vegetales — algas, protozoos, larvas de crustáceos, etc., que viven flotando en la superficie del mar y dan lugar a ingentes acumulaciones de materia orgánica.
Cuando estos seres vivos se instalan en mares poco profundos, o en zonas lagunosas aisladas del mar abierto por barras arenosas, los bruscos cambios de temperatura y, en particular, de salinidad, producen en ellos verdaderas hecatombes, gracias a las cuales subsigue una verdadera “lluvia» dé materia orgánica sobre el fondo marino. La inmensa cantidad de bacterias que viven en el fango del fondo del mar son las que transforman la materia orgánica en materia madre del petróleo, al eliminar de ella el oxígeno y el nitrógeno y provocar un aumento en el porcentaje de carbono y de hidrógeno. De esta manera se van formando las gotitas de petróleo, que quedan en los barros citados. Para su formación, el petróleo necesita unas condiciones climáticas, geográficas y fisicoquímicas determinadas. Su acumulación y su conservación precisan, asimismo, especiales condiciones estratigráficas y tectónicas. Ahora bien, como el petróleo se encuentra únicamente en las rocas que son a la vez porosas y permeables, es evidente que ha de haberse producido una emigración a partir de los barros madres, condicionada por una serie de factores. El más importante de ellos parece ser el aumento de compacidad; en efecto, al irse superponiendo, por la sedimentación, nuevas capas de fango a las ya existentes, el aumento de presión que éstas ejercen sobre las inferiores provoca la expulsión de las gotitas de petróleo, las cuales se desplazan hacia los lugares en que la presión es menor, tales como los espacios porosos de las arenas. La capilaridad desempeña asimismo un papel importante. Supongamos que unos esquistos, derivados de los barros madres y empapados de petróleo, se hallan en contacto con areniscas empapadas de agua: teniendo ésta una mayor tensión superficial, se desplazará de los poros gruesos de la. arenisca a los finos del esquisto, y el petróleo seguirá la dirección contraria. Mediante tales mecanismos, y algunos otros menos importantes. como la presencia de sustancias emulsionantes, el petróleo queda finalmente contenido en las denominadas rocas almacén, donde se constituyen los yacimientos explotables. Para retener el petróleo no es suficiente que haya una roca almacén apropiada, sino que es necesaria la existencia de un casquete de roca impermeable que detenga ulteriores desplazamientos de él. Las arcillas y los esquistos son los casquetes más corrientes, pero también actúan como tales el yeso y las calizas y dolomitas de elevada densidad. Ahora bien, aun dándose todas las condiciones expuestas, los hidrocarburos tenderían a perderse; así, por ejemplo, si se considera una capa de roca almacén perfecta, con su correspondiente casquete, la emigración ascensional del petróleo tenderá a extravasarlo en superficie, a poca inclinación que presente dicha capa. No obstante, el hecho real es que el petróleo se encuentra retenido en numerosos puntos de la corteza terrestre, y ello gracias a las denominadas trampas, que pueden ser estructurales o estratigráficas. Entre las estructurales cabe mencionar, en primer lugar, los anticlinales, que han sido fuente de la mayor parte del petróleo obtenido hasta el momento actual. Son particularmente propicios los anticlinales amplios, cuyos flancos presentan escaso buzamiento. Los hidrocarburos sufren una migración y se acumulan según el orden de sus densidades: en la parte superior encontramos los gaseosos —metano, propano, butano, etc., inmediatamente debajo, los líquidos, o sea el petróleo, y en la parte inferior, el agua que suele acompañarlos.
Cabe indicar que en los pozos profundos, por efecto de la presión reinante, el gas se halla contenido en el petróleo, y se libera en el momento de la perforación, gracias al descenso de presión que se produce. Como se comprende fácilmente, los sinclinales sólo podrán retener petróleo cuando los hidrocarburos no vayan acompañados de agua, pero aun en tal caso constituyen también una excelente trampa. Las fallas y los domos de sal lo son asimismo, en particular los últimos: se trata de masas salinas que, habiendo sido empujadas, han ascendido en forma de cúpula, doblando y cortando las capas sedimentarias superiores; gracias a ello, las rocas almacén quedan en contacto con la sal, que actúa a manera de dique de contención de los hidrocarburos. Las trampas estratigráficas son producidas por variaciones en las condiciones de sedimentación, que dan lugar a cambios laterales en el espesor, textura y porosidad de las capas. Un caso muy característico son los lentejones de arenisca, denominados así por su forma tan peculiar, englobados en capas de pizarras: el petróleo queda encerrado, y no puede escapar de las masas areniscosas. A medida que van progresando los estudios petrolíferos, se concede cada vez mayor importancia a las trampas estratigráficas, y es posible que, en un futuro no muy lejano, produzcan más hidrocarburos que las estructurales. Las principales zonas de producción actuales se hallan localizadas en los alrededores del Caribe (Venezuela, Colombia, México, Estados Unidos), Oriente Medio, Indias Orientales y Rusia Ofrece buenas perspectivas el Sahara argelino. La prospección petrolífera moderna comprende tres fases En primer lugar, mediante estudios geológicos generales, se procede a determinar aquellas zonas en que pueden haberse dado condiciones favorables para la formación de hidrocarburos; seña ladas estas zonas, y utilizando la fotografía aérea, los métodos geológicos de campo clásicos y la prospección geofísica, se comprueba si existen trampas estructurales o estratigráficas; si las hay, se precisan sus características exactas y se pasa a la última fase: las perforaciones. Hay que proceder, no obstante, con suma cautela antes de decidirse a emprenderlas, por cuanto los costos de perforación son sumamente elevados, y muchos oscilan entre 2000 y 3000 m. de profundidad. Los campos de torres que jalonan los campos petrolíferos son muestra de la extraordinaria capacidad del hombre para dominar y explotar los recursos de la Naturaleza.
La unidad de energía más universal es la caloría (cantidad de calor necesaria para elevar 1°C a 1 gr. de agua) o kilocaloría (1°C a 1 litro de agua). Equivalencias: 1 kwh = 860 Kcal. = 3.601.000 Joule; 1Joule = 1 Newton-metro = 1 Wattsegundo. Conceptualmente, trabajo y energía, son sinónimos; en 1905 Einstein mostrará que también la masa es equivalente. Valores comunes de energía en kilocalorías: Un fósforo 0.3; Una manzana 100; Un litro de nafta 10.000. Un Kg. de madera 3500 = una bañadera de agua caliente = un hombre viviendo 24 horas. La potencia, es el flujo de la energía, o la energía que se pone en juego en la unidad de tiempo.
Carbón: Se encuentra en la naturaleza, combinado con hidrógeno y oxigeno, formado por acción muy prolongada de presión y microbios. En eras geológicas remotas, y sobre todo en el periodo carbonífero (que comenzó hace 362,5 millones de años), grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetación abundantísima que crecía en pantanos. Muchas de estas plantas eran tipos de helechos, algunos de ellos tan grandes como árboles. Al morir las plantas, quedaban sumergidas por el agua y se descomponían poco a poco. A medida que se producía esa descomposición, la materia vegetal perdía átomos de oxígeno e hidrógeno, con lo que quedaba un depósito con un elevado porcentaje de carbono. Así se formaron las turberas. Con el paso del tiempo, la arena y lodo del agua se fueron acumulando sobre algunas de estas turberas. La presión de las capas superiores, así como los movimientos de la corteza terrestre y, en ocasiones, el calor volcánico, comprimieron y endurecieron los depósitos hasta formar carbón.
Tiene poder calorífico de unas 6500 cal/gr.; el petróleo unas 10.000. Su combustión deja significativos residuos. Las minas de carbón activas están en unos 50 países, y las reservas, que son mayores que las de petróleo, en unos 100 países. Las mayores reservas de carbón están en América del Norte, y en Europa Oriental. China consume unos 2000 millones de toneladas al año, y EEUU unos 1300. Un 28% de la energía que consume el mundo, la provee el carbón y esta proporción está en fuerte crecimiento impulsada por los altos precios del petróleo.
Un consumo importante es la siderurgia; producir una tonelada de acero requiere 500kg de carbón.
Las más grandes excavadoras y palas con que se lo extrae, cargan unas 100 toneladas por vez; y los camiones que lo transportan, unas 400. La producción mundial de carbón en 1994 refleja la crisis de la minería en la Unión Europea (la producción bajó un 17,4%) y en Rusia (decayó en un 6,2%). En cambio se produjo un dinamismo en la industria carbonífera de Estados Unidos, China, India, Colombia y Australia, entre otros países. La producción total en el mundo ese año fue de 2.158,3 millones de toneladas, de las cuales China produjo un 27,4%, Estados Unidos un 5,5% y la República de Suráfrica un 4,8%. En 1996 la producción mundial de carbón fue de 4.666,7 millones de toneladas, siendo los principales productores China, Estados Unidos, India, Rusia y Australia.
Otras Energías: Gas Natural Se trata del gas metano CH4, también llamado gas de los pantanos, que aparece en algunos campos petroleros. Descubierto en 1776 por Alejandro Volta, no es licuable a presiones corrientes. Por dejar poco residuo, es el mejor combustible para usinas térmicas e instalaciones fijas industriales o domiciliarias, transportado por gasoductos. Los altos precios del petróleo hacen que este combustible sea cada vez más importante. Las turbinas a gas de ciclo combinado, aumentaron tanto su eficiencia en los últimos años, que se están convirtiendo en una de las mejores alternativas para generar electricidad. Pueden manejar cargas muy variables en pocos minutos. También es muy adecuado para producir hidrógeno.
Gas Natural Comprimido (GNC) En Argentina desde 1984, se favorece el uso de gas natural en vehículos, pero como no es licuable a costo razonable, solo puede almacenarse en estado gaseoso en recipientes que soporten muy alta presión (250 bar) a los que debe adaptarse la instalación para tener la posibilidad de usar gas o nafta alternativamente. El precio final depende del tratamiento impositivo. Con los valores de hoy, funcionar a gasoil cuesta aproximadamente 50% que con nafta, y a gas 30%. El parque de vehículos a GNC en Argentina, es el mayor del mundo, con más de 1.400.000 unidades y se incrementa en unos 20.000 autos adicionales por mes.
Gas Licuado de Petróleo (GLP) Es una mezcla de propano y butano, se puede transportar licuado a presiones relativamente bajas (unos 4 bar), por lo que presenta mayor densidad de energía que el GNC. Su uso estuvo prohibido para automotores en Argentina hasta ahora, pero en Octubre de 2003 se anunció que será habilitado (e.]), con un preCio no definido aún. Energía Nuclear Es una forma de obtener calor fraccionando átomos de uranio; (fisión nuclear) con el que se accionan calderas y turbinas a vapor que, a su vez, mueven alternadores que producen electricidad. No produce residuos de CO ni CO2. Debido a dos accidentes graves, (ThreeMiIe Island en Pennsylvania y Chernobyl en Rusia), la instalación de nuevas plantas es menos frecuente, y se cuestiona la disposición de los residuos radiactivos. Tienen dificultad para adaptarse a cargas variables. En el futuro, con tecnologías mejoradas, es probable que aumente su uso. EE.UU tiene unas 100 usinas nucleares. Francia va a la cabeza en proporción de energía eléctrica de origen nuclear. Hay unas 500 plantas en el mundo.
Energía Eléctrica Es generalmente producida a partir de otra (mecánica, hidráulica, eólica o pila de combustible). Actualmente, la energía eléctrica en el mundo, que es la que tenemos más al alcance de la mano, proviene así: Carbón 34%, renovable 20%, gas 18%, nuclear 18%, petróleo 10%. Las redes para abastecimiento comercial, industrial o doméstico, son muy grandes, están muy interconectadas, y operan en CA con frecuencias de 50 Hz. o de 60 Hz. La corriente continua, por la que tanto insistió Thomas Alva Edison, ya no se usa para el servicio domiciliario. Va ganando terreno la idea de pequeños generadores para consumo individual aportando sus excedentes a la red. Un cuarto de la población mundial, no tiene energía eléctrica.