TEMA 1 REPERCUCIONES Y IMPACTO AMBIENTAL DE USO DE LA ENERGIA
OSCAR JULIAN GALINDO GRADO ONCE
ENERGIA El término energía (del griego ἐνέργεια enérgeia, ‘actividad’, ‘operación’; de ἐνεργóς [energós], ‘fuerza de acción’ o ‘fuerza trabajando’) tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.
REPERCUCIONES SOCIECONOMICAS DEL USO DE LA ENERGIA.
Primer período………………………………………………………… Segundo período. Del fuego al carbón…………………………….. Tercer período. Del carbón al petróleo…………………………….. Cuarto período. Del petróleo a la energía nuclear………………… Quinto período. De la energía nuclear hasta hoy………………….
INTRODUCCION El inicio de estas explotaciones fue posible por la disponibilidad (en ese momento) de la tecnología precisa para su utilización. Al mismo tiempo, la nueva fuente energética permitió nuevos cambios tecnológicos, que a su vez trajeron consigo profundos cambios económicos y sociales (que a su vez impulsaron la explotación de nuevas fuentes, y nuevos desarrollos tecnológicos) Este encadenamiento de acciones y reacciones se mantuvieron a ritmo lento hasta finales del siglo XVIII. Con la aparición y explotación del carbón, los cambios tecnológicos y energéticos, y las repercusiones a ellos asociados, se suceden de forma vertiginosa (pero sólo en el mundo desarrollado), casi hasta nuestros días. En el momento presente, y en un próximo futuro, estos cambios se están ralentizando, entreviéndose incluso una etapa de crisis (e incluso retrocesos)en la evolución del mundo en su conjunto, desde el punto de vista de la explotación, e impactos consecuentes, de las fuentes de energía. En este punto se va a realizar un análisis de las repercusiones de la explotación de las fuentes de energía en la Tierra, desde los puntos de vista social y económico. (Una especie de historia de la Humanidad, vista desde la óptica de la energía) En este contexto, la historia puede dividirse en cinco períodos: Primer período: Desde la presencia del hombre en la Tierra hasta el uso cotidiano del fuego. Segundo período: Desde el fuego hasta el empleo del carbón. Tercer período: Desde el carbón hasta la aparición del petróleo. Cuarto período: Desde el inicio del uso de la energía del petróleo hasta la aparición de la energía nuclear Quinto período: Desde el inicio de la explotación de la energía nuclear hasta la actualidad.
PRIMER PERÍODO En el largo período desde la aparición del hombre sobre la Tierra, hasta el control del fuego por este (hasta que aprende a encender una hoguera y mantenerla encendida), la única energía que puede ser usada es la del propio Sol, para calentarse, y la suya propia (como se ha visto, una fracción minúscula de la solar captada por la fotosíntesis y los fenómenos digestivos y metabólicos propios) para realizar sus desplazamientos (caza) y pequeñas tareas (construcciones, utensilios, etc.)
SEGUNDO PERÍODO. DEL FUEGO AL CARBÓN Este se inicia con el control del fuego por el hombre, y termina con el inicio del uso del carbón. En este período el hombre aprende a encender el fuego, y mantener hogueras, antorchas, etc. En otras palabras, el hombre comienza a usar la energía solar almacenada en la madera. Ya no depende directamente del Sol para desarrollar, y mantener, su propia vida. Puede iluminarse por las noches en las cavernas (y prolongar así el día), puede calentarse durante el invierno, puede realizar la cocción de ciertos alimentos, puede mejorar la fabricación de ciertos utensilios (puntas de flechas endurecidas por el fuego, por ejemplo) Esta fuente de energía posibilita el aumento de la población y la vida en comunidades mayores y, con todo ello, la aparición y la intensificación de la agricultura. Posteriormente, con la domesticación de ciertos animales, el
hombre comienza a usarlos como fuente de energía, especialmente para la roturación de tierras y el transporte (de objetos, alimentos y de sí mismo) La aparición del yugo frontal permitió redoblar la potencia disponible en los animales de tiro (especialmente el buey), lo que permitió un mejor laboreo de las tierras cultivadas (más superficie y a mayor profundidad) Con todo, en la mayor parte de este período la energía que más se usa es la del propio hombre, sea como persona libre (tareas ligeras y cotidianas), o como esclavo (en la construcción, accionamiento de norias, etc.) El uso de la fuerza humana esclavizada llegó a su final, en occidente, con el Cristianismo y la caída del Imperio Romano. Sin embargo, esta “máquina humana” siguió usándose hasta el siglo XVI, de manos ahora de los perdedores de las guerras y otros penados, siendo lo más significativo el impulso de los navíos (galeras) A partir del año 5.000 a.C. se tienen noticias del empleo de la energía del viento para la navegación y más tarde, en Mesopotamia, aparecen los primeros molinos de viento para la molienda de granos
Al final de este período, entre los años 1.000 y 1.700 d.C., aparecen en Europa grandes molinos de viento (para la molienda de granos) y también ruedas hidráulicas accionadas por la corriente de los ríos.
TERCER PERÍODO. DEL CARBÓN AL PETRÓLEO El tercer período de la historia de la Humanidad, desde esta particular “óptica” energética, se inicia a principios de los años 1.700, alcanza su punto culminante en el año 1.870, con la exposición industrial en el Palacio de Cristal de Hyde Park, y comienza su decadencia en los primeros años 1.900. Su origen se debe a la introducción del carbón como fuente de energía mecánica (con la utilización de la máquina de vapor), y a los consecuentes nuevos métodos de trabajar y fundir el hierro. De este complejo de hierro y carbón surgió una civilización diferente caracterizada, además, por un hecho nuevo: por primera vez en la historia, el hombre empezó a vivir de la acumulación de energía solar en el planeta (el carbón) En este período, una de las características principales fue la mina y se caracterizó por una serie de impetuosas carreras: hacia el oro, el hierro, el cobre, los diamantes...todo ello en medio de una explotación temeraria, donde la meta era “hacerse rico” (lo cual también era una posibilidad novedosa para la mayoría de los hombres...) y sin que importase poco o mucho las consecuencias. Un proletario sin tierra, sin tradiciones, que se había ido formando en los siglos XVI y XVII, fue atraído a esas nuevas zonas donde las industrias fueron naciendo y creciendo. En este período la palabra clave fue: “progreso”. En efecto, aparte los graves deterioros ambientales que en este período se produjeron (contaminación del aire, de las aguas, de las ciudades, de los bosques, etc.) Este período, que marcó una auténtica transición hacia el actual, tuvo también aspectos positivos. En efecto, con él apareció y se fundamentó una importante clase media, al tiempo que la complejidad creciente de las máquinas y el objetivo de mejorar sus producciones, impulsó la necesidad de mejorar la formación del obrero (aparecen los primeros intentos de alfabetización masiva). En este período, el concurso de la máquina (con la producción a gran escala de productos) a la naciente democratización de la sociedad es un hecho constatable, aunque naturalmente ello sólo puede aplicarse al plano material, (salvo en América del Norte, donde al no ser fuertes las barreras sociales, las repercusiones fueron mucho mayores) Así mismo, este período también significó una ruptura total entre las economías agrarias y la industrial, agravada por la introducción en las labores agrícolas de
máquinas para sembrar, trillar, etc. Ello llevó al despoblamiento del campo y su traslado masivo a las ciudades...
Grabado que muestra una máquina de vapor para extraer carbón en una mina.
CUARTO PERÍODO. DEL PETRÓLEO A LA ENERGÍA NUCLEAR El cuarto período de la historia de la humanidad desde el punto de vista energético se inicia con la extensión del uso del petróleo como fuente de energía (a partir de 1.900) y su transformación en energía eléctrica como vector energético. También en este período se mejoró la eficiencia de la captación de energía hidráulica, aparecieron las turbo máquinas térmicas y al final de este período se inició la utilización de la energía nuclear. Tanto la introducción de la energía eléctrica, como el uso del petróleo como combustible, significaron enormes cambios en la industria de la etapa anterior. La creación de pequeñas y medianas industrias, que se extendieron rápidamente) El petróleo (de fácil extracción, transporte y manipulación) hizo posible la aparición del motor de combustión interna o de explosión, cuyas consecuencias fueron revolucionarias, permitiendo que las comunicaciones terrestres y marítimas alcanzaran un nuevo desarrollo, al tiempo que la navegación aérea se hizo posible (con la aparición de motores ligeros, de poco peso, y de gran potencia) Al mismo tiempo, los materiales empleados en la construcción de máquinas ya no fueron exclusivamente el hierro, sino sus aleaciones, utilizándose en cantidades crecientes el aluminio, magnesio, níquel, etc, entre los metales, y el vidrio, los productos cerámicos y los plásticos (que fueron introducidos al final de este período), entre los no metálicos
QUINTO PERÍODO. DE LA ENERGÍA NUCLEAR HASTA
HOY El quinto período de la historia de la humanidad, desde el punto de vista energético se inicia en 1.950 con la explotación comercial de la energía nuclear (de fisión) En este período, y en el mundo desarrollado, las fuentes de energías básicas continúan siendo el petróleo y el gas, y en menor medida la hidráulica y el carbón. Por razones medioambientales y de costes de los combustibles tradicionales, las energías renovables, y dentro de ellas la eólica y la solar, han alcanzado un nuevo impulso, aun cuando en el cómputo total no pasen de ser testimoniales. Otro aspecto que caracteriza este período desde la óptica energética son las profundas diferencias entre los países desarrollados de aquellos otros que no lo están, de manera que para una parte importante de la humanidad la leña sigue siendo la principal fuente energética (agravándose en esas zonas los ya de por sí graves problemas de desertificación, pérdida de suelos, etc.) En los países desarrollados, por el contrario, los problemas se centran en la lluvia ácida y el recalentamiento atmosférico, que introduce graves criticidades en sus niveles de calidad de vida y de desarrollo.
IMPACTO AMBIENTAL DEL USO DE LA ENERGIA.
Algunos ejemplos de los impactos de la explotación y/o uso de fuentes energéticas convencionales: EL CARBÓN: El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono y con cantidades variables de otros elementos, principalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno, Utilizada como combustible fósil.[La mayor parte del carbón se formó durante el período Carbonífero (hace 359 a 299 millones de años). Es un recurso no renovable Las explotaciones mineras a cielo abierto tienen un gran impacto visual y los líquidos que se desprenden de ellas suelen ser muy contaminantes. Los países desarrollados obligan actualmente a las compañías mineras a restituir el paisaje cuando terminan su trabajo. Es decir, que al dejar una zona vacía después de extraer el mineral, deben rellenarla y reforestarla para que no queden a la vista los grandes agujeros, las tierras removidas y las acumulaciones de derrubios de ganga que hasta ahora dejaban como herencia las industrias mineras. Además, deben controlar cuidadosamente y depurar el agua de lixiviación, es decir el agua que fluye hacia los ríos o los alrededores después de empapar o recorrer las acumulaciones de mineral y derrubios, cargada de
materiales muy tóxicos, como metales pesados y productos químicos usados en la minería. El uso del carbón como fuente de energía también produce importantes daños ambientales. Su combustión libera grandes cantidades de gases, con efectos tan nocivos como la lluvia ácida, el efecto invernadero, la formación de smog, entre otros.
PETRÓLEO Y GAS NATURAL:
El petróleo es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido como petróleo crudo o simplemente crudo.Se produce en el interior de la Tierra, por transformación de la materia orgánica acumulada en sedimentos del pasado geológico y puede acumularse en trampas geológicas naturales, de donde se extrae mediante la perforación de pozos. El gas natural constituye una importante fuente de energía fósil liberada por su combustión. Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos ligeros que se extrae, bien de yacimientos independientes (gas libre), bien junto a yacimientos petrolíferos o de carbón (gas asociado a otros hidrocarburos y gases).
Son los más utilizados y también los que provocan mayor contaminación, tanto al usarlos como al producirlos y transportarlos.
Uno de los problemas más graves que presentan es la inmensa cantidad de CO2 emitida a la atmósfera al quemar estos combustibles fósiles. Este gas es el principal responsable del efecto invernadero, que provoca el calentamiento global de todo el planeta y cambios potencialmente catastróficos en el clima. Además, la quema de petróleo y gas natural provoca la lluvia ácida, no tanto por la producción de óxidos de azufre, como en el caso del carbón, sino particularmente por la producción de óxidos de nitrógeno. La producción y el transporte suele producir daños especialmente por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por los riesgos asociados al trabajo en las refinerías.
ENERGIA NUCLEAR La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, energía térmica y energía mecánica a partir de
reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos. Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano Cuando una central nuclear funciona adecuadamente, la liberación de radiactividad es mínima y perfectamente tolerable por encontrarse dentro de los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera. El principal riesgo son los accidentes, que pueden producirse en cualquiera de las centrales nucleares del mundo. Una planta nuclear no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando accidentalmente se producen grandes temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones. Otro gran riesgo es el escape accidental hacia la atmósfera del agua del circuito primario que está contenida en el reactor y es radiactiva. La probabilidad de que ocurran estos accidentes es muy baja, pero cuando suceden sus consecuencias son muy graves por los graves daños que provoca la radioactividad. Los dos accidentes graves más recientes y conocidos, son el de Three Miles Island, en Estados Unidos y el de Chernobyl, en la antigua Unión Soviética.
LA ELECTRICIDAD La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación. Se considera un energético “limpio”, es decir que no contamina el medio ambiente al ser utilizada. No obstante, hay que prestar atención a los procesos necesarios para producirla y transportarla hasta el lugar de uso. La generación de hidroelectricidad es un sistema limpio que no genera contaminantes atmosféricos. Pero para almacenar y controlar el agua, se deben construir enormes embalses y lagos artificiales que sí alteran seriamente el medio ambiente, inundando por ejemplo territorios fértiles y útiles para la agricultura, desviando cursos naturales de agua, y destruyendo en algunos casos la belleza escénica del lugar. Otro posible impacto puede afectar al ecosistema del lugar, pues se altera drásticamente la vida de las especies animales y vegetales que habitan las aguas y la superficie de las tierras inundadas, como microorganismos acuáticos, plantas, peces, semillas, aves, y otros. Además, la gran superficie de agua de un lago artificial puede producir desequilibrios climáticos importantes en las regiones circundantes. Por último, muchas veces resultan afectadas poblaciones rurales o indígenas, que deben ser desplazadas de sus tierras para permitir la construcción de los embalses.
1. Contaminación visual: (Es la menos seria): Es producida por las construcciones de las fábricas que alteran el paisaje. Podemos nombrar: las torres de extracción de petróleo, torres de alta tensión, los miles de cables eléctricos que cruzan los cielos de las ciudades y pueblos, los molinos eólicos, etc. 2. Contaminación atmosférica: Alteración de la composición natural del aire, por emisiones de gases tóxicos producidos por la combustión del petróleo o sus derivados (bencina, parafina, diesel, etc..), gas, carbón o leña. Es una de las más conocidas, siendo la contaminación urbana la más seria por el daño inmediato que se produce en la salud de las personas que viven en las ciudades. La contaminación atmosférica trae como consecuencia dos fenómenos que amenazan gravemente el equilibrio de nuestro medio ambiente. 2.1. Lluvia ácida: Alteración de la composición de la lluvia, producto de los elementos contaminantes que se encuentran en la atmósfera (óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre), los que se transforman en ácido al contacto con el agua, y al caer con la lluvia, matan la vida vegetal y corroen construcciones de piedra caliza y metales (estatuas, edificios, puentes). La lluvia ácida se ve con frecuencia en las zonas altamente industrializadas y en las grandes ciudades. 2.2. Calentamiento del planeta (efecto invernadero): Se produce debido a que la cantidad de gases acumulados en la atmósfera (dióxidos de carbono, óxidos de nitrógeno, y otros), forma una capa que no
permite que la radiación solar que rebota en la superficie del planeta, escape hacia el espacio. Esto produce un fenómeno de "inversión térmica", conocido también como "efecto invernadero" el que provoca un aumento en la temperatura global del planeta. 3. Alteración de ecosistemas con destrucción de la biodiversidad: La pérdida del equilibrio en los ecosistemas ( extinsión de especies vejetales y anilmales) puede ser producida por distintos tipos de contaminación: · Contaminación de aire: Producida por la combustión de combustibles como petróleo, gas, kerosene, etc. · Contaminación de agua: Producida por derrames de combustibles en mar, lagos, ríos, etc., o por lluvia ácida o filtración de combustibles a las napas subterráneas de agua. · Contaminación de tierra: Producida por elementos tóxicos que se producen de la combustión incompleta de energéticos de origen fósil, o que van a depositarse sobre el suelo por la acción de la lluvia ácida. Este tipo de contaminación, puede darse además por la construcción de embalses y centrales hidroeléctricas, donde es necesario inundar extensas áreas, alterando drásticamente el ecosistema del lugar. 4. Pérdida de vegetación (bosques, matorrales, etc.) y erosión de suelos: Producido por la tala indiscriminada de árboles y arbustos para usarlos como combustibles u otros fines. Debido a esto encontramos, en Chile y en el mundo, varias especies que están en peligro de extinción. 5. Agotamiento de los recursos naturales: Por explotación sostenida, y hasta hace algunos años sin control alguno, de los recursos energéticos fósiles y biomasa (leña) se produce un agotamiento del recurso. LA BIOMASA (LEÑA) La biomasa es la cantidad de materia acumulada en un individuo, un nivel trófico, una población o un ecosistema. Extracción o Explotación: A diferencia de los combustibles anteriores, la leña, debiera ser un energético renovable, pero usado como en la actualidad en que se cortan más árboles que los que se plantan, se convierte en no renovable. Su explotación indiscriminada produce pérdida de la masa vegetal en la región de
donde se extrae, reduciendo la capacidad vital del área afectada y alterando o destruyendo labiodiversidad de la selva, bosque o zona de foresta. Su extracción sin control provoca la erosión del suelo por la pérdida de la vegetación (yerba y humus), afectando la capacidad de retención de agua; cuando esto ocurre en cerros y laderas, provoca predisposición al riesgo de aluviones. Almacenamiento: presenta peligro de incendios durante el verano. Transporte: no produce impacto ambiental. Consumo: su combustión impacta al ambiente de la misma manera que los combustibles citados anteriormente, con el agravante que su combustión libera mucho más hollín que los otros ENERGIAS RENOVABLES Para empezar, las energías renovables son la alternativa más limpia para el medio ambiente. Se encuentran en la naturaleza en una cantidad ilimitada y, una vez consumidas, se pueden regenerar de manera natural o artificial.Las energías renovables son recursos limpios cuyo impacto es prácticamente nulo y siempre reversible. Entre los diferentes tipos de energías renovables encontramos los siguientes: - Energía hidráulica. Es la producida por la caída del agua. Las centrales hidroeléctricas en represas utilizan el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura. El agua en su caída pasa por turbinas hidráulicas, que trasmiten la energía a un alternador, el cual la convierte en energía eléctrica. - Energía eólica. Es la energía cinética producida por el viento. A través de los aerogeneradores o molinos de viento se aprovechan las corrientes de aire y se transforman en electricidad. Dentro de la energía eólica, podemos encontrar la eólica marina, cuyos parques eólicos se encuentran mar adentro. - Energía solar. Este tipo de energía nos la proporciona el sol en forma de radiación electromagnética (luz, calor y rayos ultravioleta principalmente). El uso de la energía del sol se puede derivar en energía solar térmica (usada para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción) solar fotovoltaica (a través de placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar), etc. - Energía geotérmica. Es una de las fuentes de energía renovable menos conocidas y se encuentra almacenada bajo la superficie terrestre en forma de calor y ligada a volcanes, aguas termales, fumarolas y géiseres. Por tanto, es la que proviene del interior de la Tierra.
- Energía mareomotriz. El movimiento de las mareas y las corrientes marinas son capaces de generar energía eléctrica de una forma limpia. Si hablamos concretamente de la energía producida por las olas, estaríamos produciendo energía undimotriz. Otro tipo de energía que aprovecha la energía térmica del mar basado en la diferencia de temperaturas entre la superficie y las aguas profundas se conoce como maremotérmica. - Energía de la biomasa. Es la procedente del aprovechamiento de materia orgánica animal y vegetal o de residuos agroindustriales. Incluye los residuos procedentes de las actividades agrícolas, ganaderas y forestales, así como los subproductos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera.