LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS

Se denomina energía alternativa, o más propiamente fuentes de energía alternativas, a aquellas fuentes de energía planteadas como alternativa a las tradicionales clásicas.¹ No obstante, no existe consenso respecto a qué tecnologías están englobadas en este concepto, y la definición de "energía alternativa" difiere según los distintos autores: en las definiciones más restrictivas,energía alternativa sería equivalente al concepto de energía renovable o energía verde, mientras que las definiciones más amplias consideran energías alternativas a todas las fuentes de energía que no implican la quema de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo); en estas definiciones, además de las renovables, están incluidas la energía nuclear o incluso la hidroeléctrica.²

Los combustibles fósiles han sido la fuente de energía empleada durante la revolución industrial, pero en la actualidad presentan fundamentalmente dos problemas: por un lado son recursos finitos, y se prevé el agotamiento de las reservas (especialmente de petróleo) en plazos más o menos cercanos, en función de los distintos estudios publicados. Por otra parte, la quema de estos combustibles libera a la atmósfera grandes cantidades de CO₂, que ha sido acusado de ser la causa principal del calentamiento global. Por estos motivos, se estudian distintas opciones para sustituir la quema de combustibles fósiles por otras fuentes de energía carentes de estos problemas.

Las energías alternativas se dividen en dos grandes grupos:

• Fuentes de energía renovables (eólica, solar, biomasa, mareomotriz, etc.)
• Energía nuclear

No todos coinciden en clasificar la energía nuclear dentro de las energías alternativas, pues al igual que los combustibles fósiles, se trata de un recurso finito, y además presenta problemas medioambientales importantes, como la gestión de los residuos radiactivos o la posibilidad de un accidente nuclear. Sin embargo, la reducida emisión de CO₂ de esta tecnología, y la todavía insuficiente capacidad de las energías renovables para sustituir completamente a los combustibles fósiles, hacen de la energía nuclear una alternativa sujeta a fuerte polémica.

Recursos inagotables[editar · editar código]

Son los que el hombre utiliza en baja proporción con respecto a la cantidad disponible en la naturaleza. Los recursos inagotables se encuentran en cantidades abundantes y se recuperan o regeneran por si mismos, dado que cumplen los ciclos biogeoquímicos de la materia. El agua y el aire son ejemplos de recursos inagotables. Además de esto, son recursos que se pueden aprovechar de una manera fácil y sencilla.

Recursos renovables[editar · editar código]

Véase también: Recurso renovable

Son todos aquellos que tienen la capacidad de renovarse, pero si la explotación es excesiva no tienen tiempo de hacerlo, a causa de este desgaste pueden desaparecer. Estos recursos se encuentran en la naturaleza en cantidades limitadas y se distribuyen de manera desigual en el planeta. El suelo, la flora y la fauna son recursos renovables.

Recursos no renovables[editar · editar código]

Son los que están disponibles en una cantidad que es fija, o bien varía en escalas de tiempo muy grandes, por lo que en la práctica se pueden considerar como fijas. El carbón, el petróleo y el gas natural son fuentes de energía no renovables, que tardan muchos miles, o millones de años en generarse. Los materiales radiactivos no se regeneran

GAS NATURAL

El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo (acumulación de plancton marino) o en depósitos de carbón.

Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95% (p. ej., el gas no-asociado del pozo West Sole en el Mar del Norte), y suele contener otros gases como nitrógeno, Ácido Sulfhídrico, helio y mercaptanos.

Como ejemplo de contaminantes cabe mencionar el gas no-asociado de Kapuni (NZ) que contiene hasta 49% de CO₂. Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de hidratos de metano que, según estimaciones, pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de gas natural.

Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado de basuras, de desechos orgánicos animales, etc.). El gas obtenido así se llama biogás.

Algunos de los gases que forman parte del gas natural cuando es extraído se separa de la mezcla porque no tienen capacidad energética (nitrógeno o CO₂) o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución debido a su alto punto de ebullición. Si el gas fuese criogénicamente licuado para su almacenamiento, el dióxido de carbono (CO₂) solidificaría interfiriendo con el proceso criogénico. El CO₂ puede ser determinado por los procedimientos ASTM D 1137 o ASTM D 1945.

El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gas natural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la combustión del gas natural. Elvapor de agua también se elimina por estos motivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosión y olores perniciosos, así como para reducir las emisiones de compuestos causantes de lluvia ácida. La detección y la medición de H₂S se puede realizar con los métodos ASTM D2385 o ASTM D 2725.

Para uso doméstico, al igual que al butano, se le añaden trazas de compuestos de la familia de los mercaptano entre ellos el metil-mercaptano, para que sea fácil detectar una fuga de gas y evitar su ignición espontánea.

Generación de CO₂[editar · editar código]

Llave de paso de un suministro de gas natural en la cocina de una vivienda de Santiago de Chile

El gas natural produce mucho menos CO₂ que otros combustibles como los derivados del petróleo, y sobre todo el carbón. Además es un combustible que se quema más limpia y eficazmente.

La razón por la cual produce poco CO₂ es que el principal componente, metano, contiene cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono, produciendo 2 moléculas de agua por cada una de CO₂, mientras que los hidrocarburos de cadena larga (líquidos) producen sólo una molécula de agua por cada 1 de CO₂ (recordemos que el calor de formación del agua es muy alto).

Como ventaja añadida es un combustible más versátil, que puede utilizar en sistemas de generación más eficientes como el ciclo combinado o la producción de hidrógeno (usado en la denominada pila de combustible que produce energía eléctrica a partir del hidrógeno) y su obtención es más sencilla en comparación con otros combustibles. Para poder licuar el gas natural se suele emplear la acción combinada de la presión y la extracción de calor (bajando la temperatura).Este método se usa en su transporte por barco.

Generación de energía[editar · editar código]

El gas natural puede ser empleado para producir hidrógeno que se puede utilizar en los vehículos de hidrógeno.

1 Nm³ (Normal metro cúbico, metro cúbico en condiciones normales, 0 °C de temperatura y 1 atmósfera de presión) de gas natural produce aproximadamente 10,4 kWh.

1 Nm³ (Normal metro cúbico, metro cúbico en condiciones normales, 0 °C de temperatura y 1 atmósfera de presión) de gas natural produce aproximadamente 9300 Kcal.

Impacto ambiental[editar · editar código]

El CO₂ expulsado a la atmósfera en la combustión del gas contribuye decisivamente al denominado calentamiento global del planeta, puesto que es un gas que produce el denominado efecto invernadero. El CO₂ es transparente a los rayos visibles y ultravioletas que calientan la Tierra por el día, pero absorbe los rayos infrarrojos que ésta emite al espacio exterior, ralentizando el enfriamiento nocturno del planeta. No obstante, el impacto medioambiental del gas natural es menor que el de otros combustibles fósiles como los carbones o los derivados del petróleo, puesto que apenas emite otros gases contaminantes como los óxidos de azufre (que son emitidos en mayores cantidades en la combustión de los demás combustibles fósiles). Gases que contribuyen, entre otros efectos, a la producción de la denominada lluvia ácida. Su combustión tampoco produce partículas sólidas (cenizas).

Sin embargo, los escapes de gas natural que se producen en los pozos de perforación suponen un aporte muy importante a los gases de efecto invernadero; ya que el metano produce unas 23 veces el efecto invernadero que el dióxido de carbono, según los datos del IPCC [1]. Por ejemplo el accidente de marzo de 2012 en la plataforma petrolífera Elgin operada por la petrolera Total en el Mar del Norte supuso un escape de unos 5.5 millones de metros cúbicos de metano diarios [2], como la densidad del metano en condiciones estándar es 0.668 kg/m3 [3] el escape supone unas 3674 toneladas diarias de metano que equivalen a 23 veces esas emisiones en CO2 [4] lo que hacen unas 84502 toneladas diarias de dióxido de carbono equivalentes. Ese escape sólo, que según estiman los responsables se tardará en detener unos 6 meses, supondría entonces más de 15 millones de toneladas de carbono equivalentes; lo cual ronda todas las emisiones industriales de CO2 de un país como Estonia [5] durante el año 2009.

PETROLEO

El petróleo (del griego: πετρέλαιον, "aceite de roca") es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburosinsolubles 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.

En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede presentar gran variación en diversos parámetros como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina hasta líquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,66 g/ml y 0,95 g/ml),capacidad calorífica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla.

Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratossuperiores de la corteza terrestre.

En los Estados Unidos, es común medir los volúmenes de petróleo líquido en barriles (de 42 galones estadounidenses, equivalente a 158,987294928 litros), y los volúmenes de gas en pies cúbicos (equivalente a 28,316846592 litros); en otras regiones ambos volúmenes se miden en metros cúbicos.

Debido a la importancia fundamental para la industria manufacturera y el transporte, el incremento del precio del petróleo puede ser responsable de grandes variaciones en las economías locales y provoca un fuerte impacto en la economía global.

Composición

Esquema de una bomba para extracción de petróleo.

El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos yaromáticos. Junto con cantidades variables de derivados saturados homólogos del metano (CH₄). Su fórmula general es C_nH_2n+2.

• Cicloalcanos o cicloparafinas-naftenos: hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopropano (C₃H₆) y del ciclohexano (C₆H₁₂). Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en contacto con cadenas parafínicas ramificadas. Su fórmula general es C_nH_2n.
• Hidrocarburos aromáticos: hidrocarburos cíclicos insaturados constituidos por el benceno (C₆H₆) y sus homólogos. Su fórmula general es C_nH_n.
• Alquenos u olefinas: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono (-C=C-). Su fórmula general es C_nH_2n. Tienen terminación -"eno".
• Dienos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono. Su fórmula general es C_nH_2n-2.
• Alquinos: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de carbono. Su fórmula general es: C_nH_2n-2. Tienen terminación -"ino".

Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos que se encuentran dentro del grupo de orgánicos, entre los que destacan sulfurosorgánicos, compuestos de nitrógeno y de oxígeno. También hay trazas de compuestos metálicos, tales como sodio (Na), hierro (Fe), níquel (Ni),vanadio (V) o plomo (Pb). Asimismo, se pueden encontrar trazas de porfirinas.

Origen del petróleo

Es de origen fósil, fruto de la transformación de materia orgánica procedente de zooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en fondosanóxicos de mares o zonas lacustres del pasado geológico, fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos. Se originaron a partir de restos de plantas y microorganismos enterrados por millones de años y sujetos a distintos procesos físicos y químicos. La transformación química (craqueo natural) debida al calor y a la presión durante la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún a hidrocarburos cada vez más ligeros (líquidos y gaseosos). Estos productos ascienden hacia la superficie, por su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructurasanticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces los yacimientos petrolíferos.

Teoría sobre el origen inorgánico

Artículo principal: Origen inorgánico del petróleo

Algunos científicos apoyan la hipótesis del origen abiogenético del petróleo y sostienen que en el interior de la tierra existen hidrocarburos de origen estrictamente abiogenético. Los químicos Marcellin Berthelot y Dimitri Mendeleiev, así como el astrónomo Thomas Gold llevaron adelante esta teoría en el mundo occidental al apoyar el trabajo de Nikolai Kudryavtsev en la década de 1950.^{[cita requerida]} Actualmente, esta teoría es apoyada principalmente por Kenney y Krayushkin.^{[cita requerida]}

La hipótesis del origen abiogenético del petróleo es muy minoritaria entre los geólogos. Sus defensores consideran que se trata de "una cuestión todavía abierta". La extensiva investigación de la estructura química del querógeno ha identificado a las algas como la fuente principal del petróleo. La hipótesis del origen abiogenético no puede explicar la presencia de estos marcadores en el querógeno y el petróleo, así como no puede explicar su origen inorgánico a presiones y temperaturas suficientemente altas para convertir el querógeno en grafito. La hipótesis tampoco ha tenido mucho éxito ayudando a los geólogos a descubrir depósitos de petróleo, debido a que carece de cualquier mecanismo para predecir dónde podría ocurrir el proceso. Más recientemente, los científicos del Carnegie Institution for Science han descubierto que el etano y otros hidrocarburos más pesados pueden ser sintetizados bajo las condiciones del manto superior.^{[cita requerida]}

Clasificación de las distintas clases de petróleo

La industria petrolera clasifica el petróleo crudo según su lugar de origen (p.e. "West Texas Intermediate" o "Brent") y también con base a su densidad o gravedad API (ligero, medio, pesado,extra pesado); los refinadores también lo clasifican como "crudo dulce", que significa que contiene relativamente poco azufre, o "ácido", que contiene mayores cantidades de azufre y, por lo tanto, se necesitarán más operaciones de refinamiento para cumplir las especificaciones actuales de los productos refinados.

EL CARBON

Formación del carbón[editar · editar código]

Artículo principal: Carbonificación

El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad.^4 5 Los restos vegetales se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire, que los degradaría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microorganismos que no pueden vivir en presencia de oxígeno. Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonificación. Se estima que una capa de carbón de un metro de espesor proviene de la transformación por diferentes procesos durante la diagénesis de más de diez metros de limos carbonosos.⁶

En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados y, en algunos casos, rocas metamórficas como esquistos y pizarras. Esto se debe a la forma y el lugar donde se genera el carbón.⁶

Si, por ejemplo, un gran bosque está situado cerca del litoral y el mar invade la costa, el bosque queda progresivamente sumergido, por descenso del continente o por una transgresión marina, y los restos vegetales se acumulan en la plataforma litoral. Si continúa el descenso del continente o la invasión del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas emergidas cercanas comienzan a erosionarse y los productos resultantes, arenas y arcillas, cubren los restos de los vegetales que se van transformando en carbón. Si se retira el mar, puede desarrollarse un nuevo bosque y comenzar otra vez el ciclo.

En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocas intercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen a especies actualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y la exuberancia de la vegetación permiten deducir que el clima en el que se originó el carbón era probablemente clima tropical.⁷

Tipos de carbón[editar · editar código]

Principales tipos de carbón

Existen numerosas variedades de carbón, las cuales se pueden clasificar según características como :

• humedad
• porcentaje en materias minerales no combustibles(cenizas)
• el poder calorífico
• inflamabilidad, en conexión con el porcentaje de elementos volátiles.

El análisis elemental es un ensayo químico que proporciona la fracción másica de cada uno de los cinco elementos que componen principalmente todos los tipos de carbón : carbono (C), nitrógeno (N), oxígeno (O), hidrógeno (H), azufre (S).

La mayoría de los países productores de carbón tienen su propia clasificación de tipos de carbón, sin embargo para el comercio internacional es la clasificación americana (ASTM) la más utilizada.

LAS FUENTES DE ENERGIA

Las fuentes de energía son elaboraciones naturales más o menos complejas de las que el ser humano puede extraer energía para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. Por ejemplo: el viento, el agua y el sol, entre otros.

Desde la prehistoria, cuando la humanidad descubrió el fuego para calentarse y asar los alimentos, pasando por la Edad Media en la que construía molinos de viento para moler el trigo, hasta la época moderna en la que se puede obtener energía eléctrica fisionando el átomo, el hombre ha buscado incesantemente fuentes de energía de las que sacar algún provecho para nuestros días, que han sido los combustibles fósiles; por un lado el carbón para alimentar las máquinas de vapor industriales y de tracción ferrocarril así como los hogares, y por otro, elpetróleo y sus derivados en la industria y el transporte (principalmente el automóvil), si bien éstas convivieron con aprovechamientos a menor escala de la energía eólica, hidráulica y la biomasa. Dicho modelo de desarrollo, sin embargo, está abocado al agotamiento de los recursos fósiles, sin posible reposición, pues serían necesarios períodos de millones de años para su formación.

La búsqueda de fuentes de energía inagotables y el intento de los países industrializados de fortalecer sus economías nacionales reduciendo su dependencia de los combustibles fósiles, concentrados en territorios extranjeros tras la explotación y casi agotamiento de los recursos propios, les llevó a la adopción de la energía nuclear y en aquellos con suficientes recursos hídricos, al aprovechamiento hidráulico intensivo de sus cursos de agua.

A finales del siglo XX se comenzó a cuestionar el modelo energético imperante por dos motivos:

• Los problemas medioambientales suscitados por la combustión de combustibles fósiles, como los episodios de esmog de grandes urbes como Londres o Los Ángeles, o el calentamiento global del planeta.

• Los riesgos del uso de la energía nuclear, puestos de manifiesto en accidentes como Chernóbil.

Las energías limpias son aquellas que reducen drásticamente los impactos ambientales producidos, entre las que cabe citar el aprovechamiento de:

• La energía solar, el sol produce luz y calor. Todos los seres vivos necesitan luz solar para vivir. Y en la actualidad se utiliza la luz y el calor del sol para producir energía eléctrica, sobre todo en las viviendas.
• La energía eólica, antiguamente se usaba para mover los objetos, por ejemplo, los barcos de vela. Actualmente lo utilizamos para producir electricidad. En las centrales eólicas el viento mueve las aspas de los molinos y este movimiento se transforma en electricidad.
• Los rios y lagos: energía hidráulica
• Los mares y océanos: energía mareomotriz
• El calor de la Tierra : energía geotérmica
• La energía del núcleo de los átomos radioactivos: energía nuclear
• La materia orgánica: biomasa.
• Los combustibles: energía química, los combustibles son materiales que pueden arder. La leña, el carbón y el gas natural son combustibles. Estos poseen energía química: cuando arden se desprenden energía lumínica y calorífica. Esta energía puede transformarse en movimiento cuando los combustibles se utilizan por el funcionamiento de un motor.

Todas ellas renovables, excepto la energía nuclear, por ser su combustible principal, el uranio, un mineral.

Con respecto a las llamadas energías alternativas (eólica, solar, hidráulica, biomasa, mareomotriz y geotérmica), cabe señalar que su explotación a escala industrial, es fuertemente contestada incluso por grupos ecologistas, dado que los impactos medioambientales de estas instalaciones y las líneas de distribución de energía eléctrica que precisan pueden llegar a ser importantes, especialmente, si como ocurre con frecuencia (caso de la energía eólica) se ocupan espacios naturales que habían permanecido ajenos al hombre.

Las fuentes de energía pueden ser renovables y no renovables. Las renovables, como el Sol, permiten una explotación ilimitada, ya que la naturaleza las renueva constantemente. Las no renovables como el carbón, aprovechan recursos naturales cuyas reservas disminuyen con la explotación, lo que las convierte en fuentes de energía con poco futuro, ya que sus reservas se están viendo reducidas drásticamente.

Clasificación de las fuentes de energía[editar · editar código]

Las fuentes de energía se clasifican en:

• Renovables: Pueden utilizarse de manera continuada para producir energía, bien porque se regeneran fácilmente (biomasa) o porque son una fuente inagotable (solar)
• No renovables: Una vez utilizadas tardan demasiado tiempo en regenerarse o bien nunca se podrán regenerar.

Este tipo de clasificación tiene como base el ritmo de consumo de energía.