Capítulo I: Energías Renovables y Desafíos Ambientales Globales

1.1. Energías Renovables y el Impacto de los Combustibles Fósiles

Los combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) son en gran medida responsables de los problemas actuales del medio ambiente (emisiones de CO₂, metales pesados, azufre, ácidos, etc.).

Serie de Problemas Ambientales Asociados a Combustibles Fósiles

• Lluvia ácida
• Destrucción de la capa de ozono
• El efecto invernadero
• Cambio climático

Como contrapunto, tenemos las energías renovables (solar, eólica, biomasa, geotérmica, hidráulica).

1.2. Energías Renovables: Definición y Contexto Histórico

Son fuentes energéticas renovables aquellas de origen natural que pueden emplearse ilimitadamente, por dos razones:

• Su suministro es muy abundante (el sol, por ejemplo) y prácticamente inagotable.
• Las materias primas de las que provienen esas energías se pueden renovar (la biomasa, por ejemplo), por tener un bajo impacto ambiental.

La madera era la fuente energética básica. También se aprovechaban (y se sigue haciendo en muchos países) otras fuentes energéticas renovables y limpias como son:

• El viento que mueve los barcos de vela y la corriente de los ríos que se utiliza para transportar mercancías y pasajeros.
• Los molinos de viento para producir harina a partir de diversos cereales, o para producir aceite a partir de las aceitunas.
• Los edificios que se construyen con orientación al sol para aprovechar su energía.
• La ropa que se lava en los ríos y se seca al sol. Etc.

1.3. Principales Fuentes de Energías Renovables

• Energía solar
• Energía eólica
• Energía geotérmica
• Energía hidráulica
• Biomasa

Beneficios Clave de las Energías Renovables

• Son fuentes limpias e inagotables de recursos energéticos.
• No emiten gases contaminantes (CO₂, NOx, SO₂) o lo hacen en concentraciones mucho menores que los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural).
• No generan residuos peligrosos.

Otras Fuentes Energéticas Renovables

• Hidrógeno
• Mareas
• Olas de mares y océanos
• Procesos de fusión atómica

1.4. Ventajas y Desventajas de las Energías Renovables

Ventajas de las Energías Renovables

• Sus fuentes son inagotables como el sol, el viento y el agua, o renovables como la biomasa (árboles, cultivos, residuos orgánicos).
• Están extendidas por todo el mundo. En las zonas donde hay poco sol en algunas estaciones, sin embargo, tienen mucha agua.
• No necesitan medidas especiales de seguridad en las instalaciones donde se aprovecha su energía.
• No lanzan compuestos de azufre o nitrógeno a la atmósfera. Como sabemos, estas sustancias que emiten las centrales térmicas y otras industrias provocan la lluvia ácida.
• Al contrario que el petróleo, estas fuentes energéticas no están en manos de unos pocos países.
• Son energías “limpias”.

Desventajas de las Energías Renovables

Son energías difusas, es decir, su concentración por unidad de superficie es baja.

• Las tecnologías, aunque se están desarrollando vertiginosamente en los últimos años, aún tienen un rendimiento bajo.
• Integración en el paisaje. Los parques eólicos y los solares son a veces muy visibles y rompen el paisaje o la belleza de los edificios o viviendas.
• Datos ecológicos. Las centrales hidráulicas afectan a la vida de las corrientes de agua (peces, reptiles, etc.).
• Fuertes inversiones. La aplicación de todas estas nuevas tecnologías requiere inversiones significativas que muchos países subdesarrollados no pueden afrontar fácilmente.

1.5. La Lluvia Ácida: Causas y Consecuencias

La lluvia ácida es la combinación de la humedad del aire (sea agua o vapor de agua) con los óxidos de nitrógeno (NO y NO₂) y de azufre (SO₂) emitidos por los vehículos, industrias, fábricas.

Formación de la Lluvia Ácida

SO₂ (dióxido de azufre) + NO₂ (dióxido de nitrógeno) + H₂O (agua) → H₂SO₄ (ácido sulfúrico que se disuelve en el agua de lluvia)

La lluvia normal es ligeramente ácida ya que contiene dióxido de carbono (CO₂) que al combinarse con el agua (H₂O), produce la siguiente reacción:

Acidez Natural de la Lluvia

CO₂ (dióxido de carbono) + H₂O (agua) → H₂CO₃ (ácido carbónico)

Formas de Incorporación de Ácidos a la Tierra

• Deposición húmeda
• Deposición seca

Efectos Perjudiciales de la Lluvia Ácida

• Mata los árboles y la vegetación en general.
• Impide el desarrollo de la vida en el agua.
• Provoca la corrosión de viviendas, monumentos, puentes, máquinas, etc.

Impacto de los Óxidos de Nitrógeno

Los óxidos de nitrógeno, desgraciadamente, tienen tres efectos perjudiciales:

• Contribuyen a la lluvia ácida al combinarse con el vapor de agua de la atmósfera y formar ácidos que la lluvia arrastra a la tierra.
• Contribuyen a la destrucción de la capa de ozono.
• Contribuyen al efecto invernadero.

1.6. El Efecto Invernadero y su Regulación Natural

El efecto invernadero ha existido siempre de forma natural, ya que el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y otros gases presentes en la atmósfera, han ayudado siempre a regular la temperatura de la Tierra.

Equilibrio Energético Terrestre

Radiaciones energéticas recibidas = Radiaciones energéticas emitidas

Principales Gases de Efecto Invernadero

• CO₂ (dióxido de carbono)
• CH₄ (metano)
• N₂O (óxido nitroso)

1.7. El Ciclo del Carbono y el Aumento de CO₂ Atmosférico

Durante los últimos 25 años, con el incremento de la actividad humana, ha aumentado mucho el consumo de combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural), que están enviando cantidades muy elevadas de CO₂ a la atmósfera.

Componentes del Ciclo del Carbono

• Luz solar
• Fotosíntesis
• Organismos en descomposición
• Organismos muertos y productos de desecho
• Carbono orgánico
• Respiración de los animales
• Respiración de las plantas
• Emanación de los vehículos y fábricas
• Ciclo del CO₂

Gases de Efecto Invernadero y su Contribución Relativa

• CO₂ (dióxido de carbono): 76%
• CH₄ (metano): 13%
• N₂O (óxido nitroso): 6%
• CFC (clorofluorocarburos): 5%

1.8. La Capa de Ozono: Características y Función

El ozono es un gas incoloro, irritante y corrosivo, que tiene un cierto olor a cable eléctrico quemado. Efectivamente, el ozono se produce en los arcos eléctricos de alto voltaje.

Características Clave del Ozono (O₃)

• Nombre sistemático: Trioxígeno
• Fórmula semidesarrollada: O₃
• Estado: Gaseoso. Color azul pálido
• Densidad: 2.240 Kg/m³
• Punto de fusión: -192,45°C

1.9. Cambio Climático y Desarrollo Sostenible: Una Conexión Vital

Al aumentar en la atmósfera la concentración de los gases de efecto invernadero (CO₂, metano, etc.), aumenta la temperatura de la Tierra; lógicamente, el efecto es retardado.

Manifestaciones del Cambio Climático Global

La contaminación atmosférica provocada por la utilización masiva de combustibles fósiles puede que esté provocando ya el cambio climático que se nota por:

• Mayor frecuencia de huracanes en las zonas donde se suelen producir.
• Formación de huracanes y tornados en zonas donde antes no se producían.
• Deshielos de zonas árticas, con desestabilización de los ecosistemas.
• Subida del nivel del mar (de 0.5 a 2 metros en los próximos 50 años), con desaparición de zonas costeras y países enteros.
• Lluvias torrenciales.
• Incendios forestales.
• Extensión de plagas y enfermedades hacia nuevas zonas.

1.10. Estrategias para Mitigar el Cambio Climático

Acciones Clave para la Sostenibilidad Ambiental

• Sustituir los combustibles fósiles por energías limpias (energía solar, eólica, geotérmica, hidráulica, biomasa, fusión nuclear, etc.).
• Cambiar los hábitos de consumo y ahorrar energía.
• Construir edificios y viviendas bien aislados, funcionando con energías renovables.
• Favorecer la eficiencia energética en todos los ámbitos de su producción, transporte y utilización.

Todas estas medidas las podríamos englobar bajo el término de desarrollo sostenible.

Definición de Desarrollo Sostenible (Comisión Brundtland)

“Satisfacer las necesidades de las generaciones actuales sin comprometer las de las generaciones futuras, haciendo para ello, una gestión eficiente de los recursos naturales, por parte de todos los sectores de la sociedad y de sus economías, que preserve la riqueza presente y mantenga el entorno natural para las generaciones futuras.”

1.11. El Protocolo de Kioto: Un Hito en la Lucha Climática

El Protocolo de Kioto fue quizás el más importante. Este protocolo establece: “la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero para los países industrializados en diferentes proporciones, con una reducción conjunta total de un 5.2 por ciento sobre las emisiones de 1990, para la media de las emisiones de 2008 – 2012”.

Establece la reducción de un 5% de las emisiones de gases que provocan el calentamiento global: CO₂, CH₄, N₂O, SF₆, HFC, PFC en el periodo 2008 – 2012, con referencia a 1990.