Conceptos Fundamentales de Energía y Recursos

En el estudio de la biología y el medio ambiente, es crucial comprender los diferentes tipos de energía y recursos que sustentan nuestras sociedades, así como sus implicaciones. A continuación, se detallan los conceptos clave:

Definiciones Clave en el Ámbito Energético

• Energías Convencionales: Incluyen los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural), la energía nuclear y la energía hidroeléctrica.
• Energías Renovables: Son aquellas fuentes de energía que se regeneran a una velocidad superior a la de su consumo, considerándose inagotables a escala humana.
• Energías Alternativas: Se refieren a fuentes de energía con un bajo impacto ambiental, a menudo sinónimo de energías renovables, pero también pueden incluir tecnologías de transición.
• Calidad de la Energía: Se define como la capacidad de producir trabajo útil por unidad de masa o volumen.
• Rentabilidad Económica de la Energía: Viene determinada por su accesibilidad, facilidad de explotación y transporte.
• Sistema Energético: Es el conjunto de procesos realizados sobre la energía, desde su extracción hasta su uso final. Esto incluye la captura o extracción de la fuente energética y su transporte hasta los lugares de utilización.
• Rendimiento Energético: Es la relación entre la energía obtenida de un sistema y la que le ha sido suministrada, expresada en porcentaje (%).
• Coste Energético: Es el precio que se paga por utilizar la energía secundaria (ej. recibo de la luz, coste de la gasolina).

Fuentes de Energía

Energías Convencionales

Combustibles Fósiles: Recursos No Renovables

Los combustibles fósiles son recursos no renovables formados a partir de materia orgánica acumulada durante millones de años.

• El Carbón: Se utiliza como combustible de alto poder calorífico y es el más abundante de todos los combustibles fósiles. Sin embargo, contiene mucho azufre que se libera en forma de SO₂ (dióxido de azufre) durante la combustión, produciendo lluvia ácida, y también emite CO₂ (dióxido de carbono).
• El Petróleo: Se forma a partir de sedimentos en cuencas marinas, junto con cienos y arenas. En estas condiciones, se formaron los barros sapropélicos, donde la materia orgánica, en ausencia de O₂ (oxígeno), fermentó, convirtiéndose en hidrocarburos. Los cienos y arenas se transformaron en rocas sedimentarias (margas y areniscas) que conforman la roca madre, impregnada por los hidrocarburos. Es un líquido oscuro, más ligero que el agua.
• El Gas Natural: Procede de la fermentación de materia orgánica acumulada en los yacimientos de carbón y petróleo. Se forma en condiciones adecuadas de presión y temperatura. Está constituido por una mezcla de gases y se utiliza directamente en los hogares y en la industria.

Energía Nuclear: Fisión y Fusión

Es la energía procedente de la conversión de materia en energía en las reacciones nucleares. Es una fuente de energía muy polémica, con defensores y detractores a ultranza. La liberación de energía nuclear se puede realizar mediante dos procesos:

• Fisión: Se produce por la rotura de átomos.
• Fusión: Se produce por la unión de átomos.

Energía Hidráulica o Hidroeléctrica

Aprovecha la energía potencial del agua procedente de la lluvia o del deshielo de la nieve que fluye desde las montañas hacia los mares y océanos, impulsada por la gravedad, para producir energía eléctrica. Para ello, se utiliza un embalse regulador que almacena el agua, desde donde se canaliza a través de un túnel o tubería hasta el edificio de la central. Allí se encuentran las turbinas, las cuales impulsan un generador que produce la energía eléctrica.

Energías Alternativas (Renovables)

Energías Procedentes del Sol

• Arquitectura Solar: Consiste en un conjunto de soluciones arquitectónicas para el aprovechamiento térmico de la radiación luminosa en los hogares, reduciendo el gasto energético en calefacción, refrigeración e iluminación.
• Energía Fotovoltaica (Paneles Solares): La luz se transforma directamente en electricidad al incidir sobre un cristal de un material semiconductor (como el silicio) que constituye una celda fotovoltaica. La luz produce un movimiento de electrones en el interior del material que da origen a una diferencia de potencial en la célula, produciendo una corriente eléctrica.
• Centrales Térmicas Solares: Constan de colectores térmicos (conjunto de espejos que se mueven siguiendo al sol) que concentran la luz hacia una torre central. Esto calienta un líquido (aceite o agua), transformándolo en vapor, el cual se encarga de mover una turbina conectada a un generador de energía eléctrica.

Energía de la Biomasa

Es el conjunto de materia orgánica de procedencia tanto animal como vegetal que contiene energía en sus enlaces químicos y, por tanto, puede ser transformada por el hombre en energía útil.

• Transformación en Biocombustibles: Los residuos orgánicos pueden transformarse, mediante la acción de bacterias y otros procesos, en biocombustibles líquidos o gaseosos.

Energía Eólica

Es la energía que produce el desplazamiento del aire (viento), y procede directamente de la energía solar.

Energías Independientes de la Energía Solar

• Energía Maremotriz: Se obtiene mediante la instalación de turbinas en la entrada de algunas bahías o ensenadas, donde el nivel entre pleamar y bajamar puede alcanzar unos 10 metros, aprovechando la energía de las mareas.
• Energía Geotérmica: Se aprovecha realizando perforaciones a través de las cuales se inyecta agua hacia el yacimiento geotérmico. Una vez calentada, se extrae para su empleo en calefacciones. Si emerge vapor de agua, se utiliza para la producción de energía eléctrica.
• El Hidrógeno como Combustible: La producción de hidrógeno se realiza mediante la hidrólisis del agua. Utilizando una corriente continua, el agua se separa en sus dos componentes: hidrógeno y oxígeno.

Uso Eficiente de la Energía

Para un uso más sostenible de la energía, se proponen las siguientes medidas:

• Aumentar la eficiencia en el sistema eléctrico.
• Valorar el coste real de la energía que consumimos.
• Reducir el consumo en los diferentes sectores.
• Implementar medidas de ahorro personales.

Recursos Minerales

Minerales Metalíferos

Se extraen de los lugares en los que se hallan concentrados, conocidos como yacimientos. Los minerales de interés económico (mena) se encuentran asociados a otros minerales o rocas sin valor económico (ganga). Para que un yacimiento sea rentable, debe contener una proporción elevada de mena. Las explotaciones de un yacimiento se denominan minas, las cuales pueden ser a cielo abierto o subterráneas.

Ejemplos: Aluminio (de bauxita), Hierro (de limonita), Estaño (de casiterita), Zinc (de blenda).

Impactos Ambientales de la Minería y Medidas de Corrección

La minería causa graves impactos en el medio ambiente:

• Sobre la atmósfera: Generación de polvo, gases y contaminación sonora por la maquinaria.
• Sobre las aguas: Contaminación de aguas superficiales por escorrentía, arrastre de partículas sólidas y elementos tóxicos; contaminación de aguas subterráneas (acuíferos) por aceites o hidrocarburos.
• Sobre el suelo: Ocupación irreversible del terreno y modificación de su uso.
• Sobre la flora y la fauna: Eliminación de la cubierta vegetal y alteración de hábitats.

Medidas de Corrección:

• Replantación de las zonas afectadas.
• Repoblación de organismos (fauna).
• Rehabilitación de los terrenos.
• Aprovechamiento de las materias primas (reciclaje, reutilización).
• Uso de energía de bajo consumo en las operaciones mineras.

Minerales No Metalíferos

• Minerales usados como fertilizantes: Como Fósforo (P), Potasio (K), Azufre (S) y Nitrógeno (N). Estos se encuentran en pocas cantidades y se depositan en los sedimentos oceánicos.
• Rocas empleadas en la construcción: (Ej. caliza, granito, arena, grava).