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DINÁMICA DE LA GEOSFERA
Y RIESGOS GEOLÓGICOS
2ª parte:
Recursos energéticos y minerales
de la geosfera
Índice de la presentación:
•

Recursos energéticos de la geosfera
• El carbón

•

Formación y tipos
Explotación
Impacto ambiental
• Minas a cielo abierto
• Minas subterráneas
Usos del carbón

•
•
•

Características y formación
Yacimientos, extracción y refinado
Ventajas e inconvenientes: Impacto ambiental

•
•

energía de fisión
energía de fusión

•

Ventajas e inconvenientes

•
•
•

•

•
•
•

Eduardo Gómez

El petróleo

El gas natural
Energía nuclear

Energía geotérmica
Recursos energéticos: El carbón
El carbón es consecuencia de la acumulación de restos vegetales en una
cuenca sedimentaria (pantanos, lagunas, deltas…) que son transformados
por bacterias anaerobias (fermentaciones) en carbón, CH4, y CO2.
A
medida
que
se
desprenden los gases, se
enriquece el carbón, que
va quedando enterrado
bajo capas de tierra.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Tipos de carbón
Según el origen

Húmicos: Restos vegetales leñosos estratificados con
rocas detríticas
Sapropélicos: Restos vegetales no leñosos (algas,
hongos, esporas…) y no estratificados

Turba: menos del 60% de carbono. Muchas impurezas, bajo poder
calorífico.

Según la
cantidad de
carbono

Lignito: entre un 60 y un 75 % de carbono. Aspecto leñoso.
Hulla: Tiene entre un 75 y un 90% de carbono. Procede de
grandes bosques de helechos.
Antracita: Contiene hasta un 95% de carbono. El carbón con mayor
poder calorífico. Arde con difucultad. Se metamorfiza a grafito.

Eduardo Gómez
Tipos de
carbón

Turba

Lignito

Hulla o bitumen

Mayor poder calorífico
Menor humedad
Menor cantidad de materia volátil

Antracita
Eduardo Gómez
Grandes bosques que cubrían la
tierra hace 300 millones de años

La vegetación muere y se forma
la turba

La turba se comprime entre capas
de sedimentos y forma el lignito

Aumenta la presión y se forma la
hulla o carbón bituminoso

Si sigue aumentando la presión se
puede llegar a formar antracita
Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Explotación del carbón

Eduardo Gómez
Explotación del carbón
Según la profundidad del
yacimiento

Minas subterráneas

Gran coste
económico y
social

Eduardo Gómez

Enormes
escombreras de
estériles

Minas a cielo abierto

Gran impacto
ambiental y
paisajístico
Impacto ambiental
La extracción de carbón origina grandes cambios geomorfológicos (paisaje) y
ambientales.
Si la extracción es a cielo abierto:
•
•
•
•
•

Grandes agujeros abandonados
Escombreras
Nubes de polvo
Contaminación de aguas subterráneas y superficiales
Contaminación acústica (máquinas y voladuras)
Y muchos otros impactos mas…..

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
COMPONENTE

Atmósfera

IMPACTO

Emisiones de partículas fugitivas y gases, Modificación del clima
Contaminación físico-química, biológica y con materia orgánica

Agua

Obstrucción de cauces naturales, aporte de sedimentos
Variación de niveles freáticos
Incremento de aguas de escorrentía
Cambios en propiedades físico químicas

Suelo

Activación de procesos erosivos, perdida de capas orgánicas e inorgánicas
Cambios en el uso del suelo
Movimientos del macizo rocoso (botadero)

Vegetación
Fauna Acuática y Terrestre

Tala arbórea, reducción de cobertura vegetal
Alteración de hábitats, migración de especies
Afectación de comunidades
Artificialización del entorno

Paisaje

Contrastes visuales
Disposición inadecuada de materiales
Crear expectativas de demandas de servicios

Población

Cambios de costumbres y sistemas productivos
Cambios de actividad económica
Procesos de migración

Infraestructura y Bienestar Social

Eduardo Gómez

Aumento de riesgos contra la salud, Deterioro de las condiciones
ergonómicas, Incremento del nivel de empleoAumento de los
ingresosDemanda de viviendaDemanda de centros de saludDemanda de
escuelasAumento de riesgos de accidentalidadDemanda de equipos de
seguridad y salvamento mineroDeterioro de la infraestructura. Demanda de
servicios públicos
En la actualidad , en los países desarrollados, las compañías mineras están
obligadas a dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo.
Entre las operaciones que se hacen de restauración destacan:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Rellenado de los agujeros
Reforestación de la zona, preferentemente con especies de la zona
Integración de la zona en el paisaje.
Desmantelamiento de edificaciones y estructuras residuales.
Tratamiento y gestión de residuos
Remodelación topográfica
Estabilización de superficies, control de erosión y acondicionamiento de
drenajes
Descompactación y preparación de suelos
Aportación de suelo / Tierra vegetal
Enmiendas y abonados
Eliminación de vegetación inadecuada (plantas invasoras y exóticas)
Revegetación / Reforestación
Mejoras del hábitat para la fauna

Eduardo Gómez
1: Hueco inicial. 2: Escombrera exterior. 3: Zona restaurada. 4: Cavidad intermedia (mina Emma).
5: Puertollano. 6: Complejo Petroquímico REPSOL-YPF.

Eduardo Gómez
Aporte de suelo nuevo y retirada del viejo
Restauración de escombrera

Medidas de
restauración
Preparado del suelo

Reforestación

Eduardo Gómez
En cualquier caso, las minas a cielo abierto alteran de tal forma el entorno
natural que no es posible recuperar por completo el entorno, ni siquiera con la
reintroducción de las especies originales.

En la actualidad se habla más bien de medidas compensatorias para
rehabilitar la zona afectada, ofreciendo las condiciones que permitan albergar
un nuevo hábitat.
Ninguna de estas tareas resultará efectiva a medio-largo plazo si no hay un
seguimiento estricto del proceso.

Eduardo Gómez
Si la extracción es en minas subterráneas.
•
•
•
•
•
•

Tiene un mayor coste económico y
social
Pilas de escombros de estériles
Enfermedades (silicosis)
Explosiones de grisú
Contaminación de aguas
La restauración es algo más sencilla

Eduardo Gómez
Utilización del carbón
El principal uso del carbón es como combustible en las centrales térmicas.
Los principales impactos que se originan al quemarlo son:
•
•
•
•
•

Nubes de cenizas y gases
Sustancias tóxicas (metales pesados)
Formación de lluvia ácida
Incremento de gases de efecto invernadero
Alteraciones del microclima local

La legislación actual también obliga a
las centrales a controlar sus emisiones.
El lavado y machacado previo del
carbón ayuda a reducir las emisiones
de compuestos de azufre.

Eduardo Gómez
Impacto medioambiental de centrales térmicas de carbón


Emisión de gases
EMISIONES DE:
•SOx (óxidos de azufre)
COMBUSTIÓN
DE CARBÓN

•NOx (óxidos de nitrógeno

•Metano
•CO2 (dióxido de carbono

LLUVIA
ÁCIDA
EFECTO
INVERNADERO

•Partículas sólidas



Emisión térmica:

(en sistemas de refrigeración
en circuito abierto)
Emisión de calor al mar

Vapor de agua
El petróleo
Se empieza a extraer de forma industrial a partir de
1859 y supuso un gran avance para distintos tipos de
industrias, como la energética y automóvil.

Eduardo Gómez
Características
El petróleo se forma por la acumulación de grandes cantidades de plancton
que muere debido a cambios ambientales (cambio de salinidad,
enturbiamiento del agua, cambio de temperatura, etc.).
Estos restos de materia orgánica pueden quedar enterrados por arenas y
arcillas formando fangos en los que se desarrollan bacterias anaerobias que
descomponen los restos orgánicos, eliminando el N y O y quedando un
residuo enriquecido en C y H.

El resultado de las fermentaciones es la formación de un fango rico en materia
orgánica descompuesta, negro y de mal olor, que se denomina sapropel. El
enterramiento de estos barros provoca un incremento de temperatura y una
creciente maduración de los restos orgánicos.

Eduardo Gómez
Formación del petróleo

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Yacimientos de petróleo
Los yacimientos de petróleo son grandes masas rocosas con sus poros y fisuras
inundados con este material (normalmente con metano por encima y agua
salada por debajo).
Normalmente la roca almacén no
corresponde al lugar o roca madre en la
que se generó el petróleo, ya que, debido
a su menor densidad, su estado fluido y la
presión a la que está sometido, se produce
su migración desde dicha roca hasta la que
actúa como almacén.
La migración del petróleo se ve detenida
en los casos en los que se encuentra una
“pantalla” impermeable.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Extracción del petróleo
Hay varias fases:

Localización del petróleo
• Estudios geológicos
• Anomalías gravimétricas
• Sondeos

Extracción
• Perforación y bombeo
• Ascenso natural
• Ascenso por la presión del gas o por inyección de fluidos

Transporte
• Oleoductos
• Petroleros
Eduardo Gómez
Refinado del crudo
El crudo (petróleo extraído sin tratar) no sirve para nada, debe ser refinado antes
de utilizarse.
Los procesos de refinado se denominan destilación fraccionada. Consisten en un
progresivo aumento de temperatura , con lo que se consigue separar las distintas
fracciones según su punto de ebullición:
1. primero los gases (metano, etano, butano, …)
2. después los líquidos (gasolina, nafta, queroseno, …)
3. finalmente depositados los sólidos (alquitrán, betún, …)

•

El petróleo tiene una gran variedad de
compuestos, al punto que de él se
pueden obtener por encima de los
2.000 productos.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Composición típica de un litro de crudo
después del proceso de refinado.
Ventajas del petróleo
1. Poder calorífico alto (88% del consumo energético
mundial)
2. No produce depósitos sólidos (cenizas…)
3. Barato
4. Extracción localizada
5. Industria petroquímica: Importante y fuente de muchos
productos:
• Abonos
• Fibras sintéticas
• Plásticos

Eduardo Gómez
Problemática ambiental del petróleo

Derivada del transporte

Impacto paisajístico producido por los
oleoductos

Riesgo de fugas en oleoductos

Riesgo de accidentes de petroleros que
provocan mareas negras

Contaminación debida a la limpieza de los
tanques de los petroleros

Derivada del uso

El proceso de refinado genera contaminantes
atmosféricos y residuos tóxicos.

La combustión genera CO2 y óxidos de
nitrógeno y azufre
Inconvenientes – Impacto ambiental
Riesgo de catástrofes:
•
•
•

Incendios
Vertidos
Mareas negras

Eduardo Gómez
Inconvenientes – Impacto ambiental
Contenido en azufre
•
•
•

Liberación SO2
Lluvia ácida
Humos de combustión

Eduardo Gómez
Inconvenientes – Impacto ambiental
Combustión:
•
•

Liberación CO2
Efecto invernadero

Uso de la gasolina:
•
•
•
•

Óxidos de Nitrógeno
PAN
Sustancias cancerígenas
Metales pesados

Dependencia excesiva
Agotamiento (aproximadamente 80 años)
Calentamiento del agua de refrigeración y alteración de ecosistemas
Eduardo Gómez
Gas natural
El GAS es un combustible de origen fósil que se encuentra en el subsuelo y procede de la
descomposición de materia orgánica atrapada entre estratos rocosos. Los principales
son:
a) Gas de hulla, obtenido por destilación del carbón, propiedades similares al gas natural.
b) Gas natural, extraído de yacimientos subterráneos, es una mezcla de hidrocarburos
principalmente metano (CH4) .
c) Propano y butano, obtenidos por destilación del petróleo, llamados gases
embotellados, se almacenan en bombonas o tanques metálicos.

Eduardo Gómez
Gas natural
Procede de la fermentación de materia orgánica. Es una mezcla de H2, CH4,
butano, propano y otros gases en proporciones variables.

Inicialmente no se utilizaba, se consideraba un residuo que se quemaba en la
extracción del petróleo.
Hoy en día está cobrando más importancia debido a su poder calorífico mayor
que el petróleo

Su extracción es sencilla, fluye por la propia presión
El transporte y almacenamiento necesita una licuefacción previa.:



Eduardo Gómez

Mediante tuberías de acero (gasoductos)
Por mar en buques metaneros, para ello se licúa a -160 ºC
para reducir 600 veces su volumen.
Eduardo Gómez
Ventajas
1. Poder calorífico alto.
2. Regulable.
3. No produce humos
4. Transporte sencillo y de bajo riesgo
5. Produce un 65% menos de CO2 que otros
combustibles fósiles
6. No genera NOx ni SO2 (un poco), por lo tanto no
produce lluvia ácida

Eduardo Gómez
Inconvenientes
1.
2.
3.
4.

Riesgo de explosiones
Escapes de metano (efecto invernadero más grave que el CO2
El transporte en barcos puede ser peligroso
Accidentes domésticos.

Eduardo Gómez
Impactos de los combustibles fósiles

Eduardo Gómez
Impactos de los combustibles fósiles

Eduardo Gómez
Impactos de los combustibles fósiles

Eduardo Gómez
Impactos de los combustibles fósiles

Eduardo Gómez
Energía nuclear
La energía nuclear es la acumulada en el núcleo de distintos elementos
que se liberan en reacciones de fisión o fusión.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Fisión nuclear
Al bombardear núcleos pesados
con
neutrones, el núcleo se divide en elementos
más ligeros, más neutrones y una gran
cantidad de energía. Como los neutrones
pueden chocar a su vez con otros núcleos
pesados se desencadena una reacción en
cadena, en la que el principal problema era
controlar la energía liberada

Inicialmente, todos los estudios e investigaciones están encaminados a la
fabricación de bombas nucleares. La utilización con fines no militares se
inicia en la década de los años 40 y conducen a la fabricación de los
reactores nucleares para la obtención de energía eléctrica.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Ventajas
La energía nuclear tiene numerosos defensores, que señalan como
principales ventajas:

1. Cantidades enormes de energía
2. No explota como las bombas atómicas
(distintos materiales: uranio vs. Plutonio)
3. Medidas de seguridad altas

4. Coste económico bajo
5. No genera gases de efecto invernadero

Eduardo Gómez
Inconvenientes
También tiene numerosos detractores, que
señalan como principales desventajas:
1. Los posibles fallos de los sistemas de
seguridad (accidentes nucleares como
Chernóbil o Fukuhima)
2. Residuos radiactivos. Efectos nocivos de la
radiación sobre los seres vivos
3. Contaminación térmica
4. Posibilidad de usos militares
5. Vida útil limitada de las centrales

Eduardo Gómez
Impacto ambiental
1. Alteración de ecosistemas cercanos a las centrales por variaciones
microclimáticas: calentamiento del agua (refrigeración) y aumento
de vapor de agua atmosférico.
2. Los residuos radiactivos permanecen activos mas de 10.000 años
3. Los costes de construcción y mantenimiento son altísimos
4. No es una energía renovable.

Por estas razones, a pesar del auge inicial, se han parado muchos proyectos
para la construcción de centrales nucleares, aunque todavía supone un
importante porcentaje de la energía obtenida en el mundo desarrollado.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Fusión nuclear
•

Se puede obtener hasta 4 veces más
energía que con la fisión.

•

Es la energía que tiene lugar en el sol.

•

Se fusionan isótopos de hidrógeno y se
obtiene helio y energía.

•

Inicialmente hay que aportar mucha energía
para iniciar la reacción, pero luego se
recupera

Eduardo Gómez
Ventajas de la fusión nuclear
Es todavía una fuente de energía teórica, pero presenta muchas
ventajas frente a la fisión:
• Más energía obtenida
• Menos contaminación
• No hay radiactividad
• Materia prima abundante y barata

Eduardo Gómez
Inconvenientes de la fusión nuclear
•

Dificultad del desarrollo tecnológico
necesario, con unos altísimos costes.

•

Está en fase de investigación y
desarrollo.

•

Aún no se ha establecido la posible
peligrosidad de sus residuos

Eduardo Gómez
Energía geotérmica
• Aprovecha el calor interno de la Tierra.
• Tiene un elevado potencial (40 millones de veces más energía
que el gas y el petróleo), pero es difícil de aprovechar.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Ventajas
•

Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.

•

Residuos mínimos y con menor impacto ambiental que los originados por
el petróleo, carbón... Tampoco genera ruidos exteriores

•

Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético .

•

Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón,
petróleo, gas natural y uranio combinados.

•

No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede
mantenerse a precios nacionales o locales.

•

El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es
menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala
de bosques, ni construcción de tanques de almacenamiento de
combustibles.

Eduardo Gómez
Inconvenientes
•
•
•
•
•
•
•

En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a
huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es
inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.
Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico,
amoníaco, etc.
No está disponible más que en determinados lugares.
No se puede transportar (como energía primaria).
Contaminación térmica.
Deterioro del paisaje.

Eduardo Gómez
Recursos geológicos
 Recursos minerales
o Minerales energéticos
o Minerales no energéticos


Minerales metálicos



Minerales no metálicos
 Rocas industriales: Tipos y características
 Fertilizantes

o Impactos ambientales de la minería

Eduardo Gómez
Recursos geológicos
•
•
•

Los recursos minerales son recursos naturales no renovables que
obtenemos de la geosfera.
Han sido continuamente explotados a lo largo de la historia como fuente
de materias primas.
En los últimos tiempos han evolucionado las técnicas de explotación y
también el impacto causado por las diferentes técnicas mineras.

Eduardo Gómez
Eduardo Gómez
Recursos minerales
•
•
•

Existen mas de 2000 minerales conocidos, por sólo unos 90 tienen
interés industrial y comercial.
Se extraen en lugares donde la concentración es elevada: Yacimientos
Si la concentración del mineral compensa los costes de explotación, el
yacimiento será rentable.

Eduardo Gómez
Después de sacar el mineral (minas a cielo abierto o subterráneas) el
mineral es tratado para separar la mena de la ganga.

Mena del mineral: parte
metálica y de interés del
mineral.

Ganga del mineral: Material sin
interés. Se amontona en
escombreras de residuos o
escorias

Eduardo Gómez
Menas metálicas de interés

Eduardo Gómez
Recursos no metálicos
1. Rocas industriales
2. Fertilizantes
3. Energéticos (ya vistos en este tema)

Eduardo Gómez
Rocas industriales
Se usan en procesos industriales de forma directa o tras un proceso de
preparación.
Existen cinco grupos según el Instituto Tecnológico Geominero.
1.
2.
3.
4.
5.

ARIDOS
CONGLOMERANTES
ROCAS DE CONSTRUCCIÓN
VIDRIOS
PRODUCTOS CERÁMICOS

Cantera de
granito

Eduardo Gómez
ÁRIDOS
Se extraen y se usan de forma directa. Como mucho se trituran, lavan y
clasifican por tamaños

El uso principal es como componente
del hormigón.
Son el grupo de rocas industriales
que mayor volumen y peso supone
de todos los recursos minerales. Esto
implica procesos de transporte muy
caros.
Se distinguen dentro de este grupo:
•
•

Rocalla
Gravas

Eduardo Gómez
Rocalla:
Es cualquier tipo de roca triturada para el
firme de carreteras y vías de ferrocarril

Gravas:
Se extrae de graveras, donde se acumula de forma natural. Se explota en
la cercanía al lugar de uso (ciudades…) debido al coste del transporte, lo
que supone importantes impactos ambientales.

Eduardo Gómez
Impactos de la gravera
El agua se usa para lavar las gravas.
Aumento de la turbidez
Materiales de Polvo, ruidos, aumento de tráfico pesado
arrastre
Impacto en laVertidosfauna
flora y de aceites de maquinaria

RIO

Gravera

Posible transformación en vertedero incontrolado
Contaminación de aguas subterráneas y ríos cercanos
Aumento de evaporación de agua
Descenso del nivel freático
Eduardo Gómez

Montones de
arenas y
gravas

Perdida de suelo
y cubierta
vegetal
Impacto visual
Conglomerantes
Materiales que contienen áridos en polvo. Se mezclan con agua para
formar pastas que en contacto con el aire endurecen.

Tipos de conglomerantes
Arcilla: Se puede volver plástica (pierde adherencia y resistencia). Es uno de los
materiales de construcción conocidos desde tiempos antiguos.
Cal: Procede de la roca caliza tratada a altas temperaturas. No pierde sus
propiedades con el agua
Yeso: Se extrae directamente de las canteras. Se calcina y se mezcla con agua
para su uso como argamasa.
Cemento: Mezcla de caliza y arcilla (3:1), cocido a más de 1400ºC para que
pierda el agua y el CO2 y luego se tritura.
Eduardo Gómez
ARCILLA

CAL VIVA

CEMENTERA

YESO
Eduardo Gómez
Rocas de construcción
Bloques de piedra extraídas de canteras próximas al lugar de construcción (por
costes del transporte). Pueden pulirse en caso de materiales ornamentales
como mármoles, granitos o travertinos.
La arcilla, yeso y cemento también pueden
considerarse rocas de construcción.

Cantera de mármol

Cantera de granito
Eduardo Gómez
Vidrios
Se obtienen derritiendo arena de cuarzo
(sílice) a mas de 1700ºC con sosa y cal, y
luego se deja enfriar rápidamente

Productos cerámicos
La base de estos productos es la
arcilla. Se moldea en húmedo y se
endurece en la cocción. Los distintos
cerámicos dependen de los aditivos
utilizados durante la cocción.

Eduardo Gómez
Fertilizantes
Otro uso importante de las rocas es para la fabricación de
fertilizantes. Principalmente se usan rocas sedimentarias que
contengan P (rocas de sedimentos marinos), N, K (de sales
marinas) y S (se extrae de rocas magmáticas).

Eduardo Gómez
Impacto ambiental de la minería
Impactos en la atmosfera:
a) Contaminación por partículas sólidas (polvo) y gases. En menor
medida, emisiones de la maquinaria empleada en la mina.
b) Contaminación acústica (maquinaria y voladuras)

Eduardo Gómez
Mina de cobre de Chuquicamata

Eduardo Gómez
Impactos en las aguas

a) Contaminación de aguas superficiales por escorrentía.
b) Arrastre de partículas sólidas, elementos metálicos.
c) Contaminación de acuíferos por aceites, hidrocarburos… o
productos del lavado de las escombreras

Eduardo Gómez
Escombreras de una mina
abandonada en Teruel

Eduardo Gómez
Impactos en el suelo:
a) Ocupación irreversible
b) Modificación del uso del suelo
c) Aumento de la erosión

Eduardo Gómez
Impactos en la flora y en la fauna:
a) Eliminación del suelo que supone eliminación de la flora y
por tanto también de la fauna.
b) El polvo de la mina sobre las hojas provoca disminución de
la fotosíntesis y muerte de plantas.
c) La creación de carreteras para la maquinaria y transporte
del mineral. Puede suponer un importante efecto barrera.
d) Los ruidos pueden suponer alteraciones de las costumbres
de los animales, aumento de estrés, disminuye la
reproducción…

Eduardo Gómez
Impacto sobre el paisaje y la geomorfología

•
•
•

Eduardo Gómez

Cambios globales del paisaje
Escombreras
Inestabilidad de laderas (peligro de
derrumbamientos)
Eduardo Gómez
Impacto sobre el medioambiente sociocultural
•
•
•
•
•

•

Alteración de zonas de interés cultural
Aumento de tráfico
Riesgo de accidentes
Afecta a la calidad de vida (aumento de las enfermedades nerviosas
y respiratorias en las proximidades de las minas)
Cambios demográficos (primero aumenta durante la explotación y
luego disminuye cuando se abandona la mina)
Oscilación de sueldos y poder adquisitivo

Eduardo Gómez

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Recursos energéticos y minerales geosfera

  • 1. DINÁMICA DE LA GEOSFERA Y RIESGOS GEOLÓGICOS 2ª parte: Recursos energéticos y minerales de la geosfera
  • 2. Índice de la presentación: • Recursos energéticos de la geosfera • El carbón • Formación y tipos Explotación Impacto ambiental • Minas a cielo abierto • Minas subterráneas Usos del carbón • • • Características y formación Yacimientos, extracción y refinado Ventajas e inconvenientes: Impacto ambiental • • energía de fisión energía de fusión • Ventajas e inconvenientes • • • • • • • Eduardo Gómez El petróleo El gas natural Energía nuclear Energía geotérmica
  • 3. Recursos energéticos: El carbón El carbón es consecuencia de la acumulación de restos vegetales en una cuenca sedimentaria (pantanos, lagunas, deltas…) que son transformados por bacterias anaerobias (fermentaciones) en carbón, CH4, y CO2. A medida que se desprenden los gases, se enriquece el carbón, que va quedando enterrado bajo capas de tierra. Eduardo Gómez
  • 5. Tipos de carbón Según el origen Húmicos: Restos vegetales leñosos estratificados con rocas detríticas Sapropélicos: Restos vegetales no leñosos (algas, hongos, esporas…) y no estratificados Turba: menos del 60% de carbono. Muchas impurezas, bajo poder calorífico. Según la cantidad de carbono Lignito: entre un 60 y un 75 % de carbono. Aspecto leñoso. Hulla: Tiene entre un 75 y un 90% de carbono. Procede de grandes bosques de helechos. Antracita: Contiene hasta un 95% de carbono. El carbón con mayor poder calorífico. Arde con difucultad. Se metamorfiza a grafito. Eduardo Gómez
  • 6. Tipos de carbón Turba Lignito Hulla o bitumen Mayor poder calorífico Menor humedad Menor cantidad de materia volátil Antracita Eduardo Gómez
  • 7. Grandes bosques que cubrían la tierra hace 300 millones de años La vegetación muere y se forma la turba La turba se comprime entre capas de sedimentos y forma el lignito Aumenta la presión y se forma la hulla o carbón bituminoso Si sigue aumentando la presión se puede llegar a formar antracita Eduardo Gómez
  • 10. Explotación del carbón Según la profundidad del yacimiento Minas subterráneas Gran coste económico y social Eduardo Gómez Enormes escombreras de estériles Minas a cielo abierto Gran impacto ambiental y paisajístico
  • 11. Impacto ambiental La extracción de carbón origina grandes cambios geomorfológicos (paisaje) y ambientales. Si la extracción es a cielo abierto: • • • • • Grandes agujeros abandonados Escombreras Nubes de polvo Contaminación de aguas subterráneas y superficiales Contaminación acústica (máquinas y voladuras) Y muchos otros impactos mas….. Eduardo Gómez
  • 13. COMPONENTE Atmósfera IMPACTO Emisiones de partículas fugitivas y gases, Modificación del clima Contaminación físico-química, biológica y con materia orgánica Agua Obstrucción de cauces naturales, aporte de sedimentos Variación de niveles freáticos Incremento de aguas de escorrentía Cambios en propiedades físico químicas Suelo Activación de procesos erosivos, perdida de capas orgánicas e inorgánicas Cambios en el uso del suelo Movimientos del macizo rocoso (botadero) Vegetación Fauna Acuática y Terrestre Tala arbórea, reducción de cobertura vegetal Alteración de hábitats, migración de especies Afectación de comunidades Artificialización del entorno Paisaje Contrastes visuales Disposición inadecuada de materiales Crear expectativas de demandas de servicios Población Cambios de costumbres y sistemas productivos Cambios de actividad económica Procesos de migración Infraestructura y Bienestar Social Eduardo Gómez Aumento de riesgos contra la salud, Deterioro de las condiciones ergonómicas, Incremento del nivel de empleoAumento de los ingresosDemanda de viviendaDemanda de centros de saludDemanda de escuelasAumento de riesgos de accidentalidadDemanda de equipos de seguridad y salvamento mineroDeterioro de la infraestructura. Demanda de servicios públicos
  • 14. En la actualidad , en los países desarrollados, las compañías mineras están obligadas a dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo. Entre las operaciones que se hacen de restauración destacan: • • • • • • • • • • • • Rellenado de los agujeros Reforestación de la zona, preferentemente con especies de la zona Integración de la zona en el paisaje. Desmantelamiento de edificaciones y estructuras residuales. Tratamiento y gestión de residuos Remodelación topográfica Estabilización de superficies, control de erosión y acondicionamiento de drenajes Descompactación y preparación de suelos Aportación de suelo / Tierra vegetal Enmiendas y abonados Eliminación de vegetación inadecuada (plantas invasoras y exóticas) Revegetación / Reforestación Mejoras del hábitat para la fauna Eduardo Gómez
  • 15. 1: Hueco inicial. 2: Escombrera exterior. 3: Zona restaurada. 4: Cavidad intermedia (mina Emma). 5: Puertollano. 6: Complejo Petroquímico REPSOL-YPF. Eduardo Gómez
  • 16. Aporte de suelo nuevo y retirada del viejo Restauración de escombrera Medidas de restauración Preparado del suelo Reforestación Eduardo Gómez
  • 17. En cualquier caso, las minas a cielo abierto alteran de tal forma el entorno natural que no es posible recuperar por completo el entorno, ni siquiera con la reintroducción de las especies originales. En la actualidad se habla más bien de medidas compensatorias para rehabilitar la zona afectada, ofreciendo las condiciones que permitan albergar un nuevo hábitat. Ninguna de estas tareas resultará efectiva a medio-largo plazo si no hay un seguimiento estricto del proceso. Eduardo Gómez
  • 18. Si la extracción es en minas subterráneas. • • • • • • Tiene un mayor coste económico y social Pilas de escombros de estériles Enfermedades (silicosis) Explosiones de grisú Contaminación de aguas La restauración es algo más sencilla Eduardo Gómez
  • 19. Utilización del carbón El principal uso del carbón es como combustible en las centrales térmicas. Los principales impactos que se originan al quemarlo son: • • • • • Nubes de cenizas y gases Sustancias tóxicas (metales pesados) Formación de lluvia ácida Incremento de gases de efecto invernadero Alteraciones del microclima local La legislación actual también obliga a las centrales a controlar sus emisiones. El lavado y machacado previo del carbón ayuda a reducir las emisiones de compuestos de azufre. Eduardo Gómez
  • 20. Impacto medioambiental de centrales térmicas de carbón  Emisión de gases EMISIONES DE: •SOx (óxidos de azufre) COMBUSTIÓN DE CARBÓN •NOx (óxidos de nitrógeno •Metano •CO2 (dióxido de carbono LLUVIA ÁCIDA EFECTO INVERNADERO •Partículas sólidas  Emisión térmica: (en sistemas de refrigeración en circuito abierto) Emisión de calor al mar Vapor de agua
  • 21. El petróleo Se empieza a extraer de forma industrial a partir de 1859 y supuso un gran avance para distintos tipos de industrias, como la energética y automóvil. Eduardo Gómez
  • 22. Características El petróleo se forma por la acumulación de grandes cantidades de plancton que muere debido a cambios ambientales (cambio de salinidad, enturbiamiento del agua, cambio de temperatura, etc.). Estos restos de materia orgánica pueden quedar enterrados por arenas y arcillas formando fangos en los que se desarrollan bacterias anaerobias que descomponen los restos orgánicos, eliminando el N y O y quedando un residuo enriquecido en C y H. El resultado de las fermentaciones es la formación de un fango rico en materia orgánica descompuesta, negro y de mal olor, que se denomina sapropel. El enterramiento de estos barros provoca un incremento de temperatura y una creciente maduración de los restos orgánicos. Eduardo Gómez
  • 25. Yacimientos de petróleo Los yacimientos de petróleo son grandes masas rocosas con sus poros y fisuras inundados con este material (normalmente con metano por encima y agua salada por debajo). Normalmente la roca almacén no corresponde al lugar o roca madre en la que se generó el petróleo, ya que, debido a su menor densidad, su estado fluido y la presión a la que está sometido, se produce su migración desde dicha roca hasta la que actúa como almacén. La migración del petróleo se ve detenida en los casos en los que se encuentra una “pantalla” impermeable. Eduardo Gómez
  • 27. Extracción del petróleo Hay varias fases: Localización del petróleo • Estudios geológicos • Anomalías gravimétricas • Sondeos Extracción • Perforación y bombeo • Ascenso natural • Ascenso por la presión del gas o por inyección de fluidos Transporte • Oleoductos • Petroleros Eduardo Gómez
  • 28. Refinado del crudo El crudo (petróleo extraído sin tratar) no sirve para nada, debe ser refinado antes de utilizarse. Los procesos de refinado se denominan destilación fraccionada. Consisten en un progresivo aumento de temperatura , con lo que se consigue separar las distintas fracciones según su punto de ebullición: 1. primero los gases (metano, etano, butano, …) 2. después los líquidos (gasolina, nafta, queroseno, …) 3. finalmente depositados los sólidos (alquitrán, betún, …) • El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto que de él se pueden obtener por encima de los 2.000 productos. Eduardo Gómez
  • 30. Composición típica de un litro de crudo después del proceso de refinado.
  • 31. Ventajas del petróleo 1. Poder calorífico alto (88% del consumo energético mundial) 2. No produce depósitos sólidos (cenizas…) 3. Barato 4. Extracción localizada 5. Industria petroquímica: Importante y fuente de muchos productos: • Abonos • Fibras sintéticas • Plásticos Eduardo Gómez
  • 32. Problemática ambiental del petróleo Derivada del transporte Impacto paisajístico producido por los oleoductos Riesgo de fugas en oleoductos Riesgo de accidentes de petroleros que provocan mareas negras Contaminación debida a la limpieza de los tanques de los petroleros Derivada del uso El proceso de refinado genera contaminantes atmosféricos y residuos tóxicos. La combustión genera CO2 y óxidos de nitrógeno y azufre
  • 33. Inconvenientes – Impacto ambiental Riesgo de catástrofes: • • • Incendios Vertidos Mareas negras Eduardo Gómez
  • 34. Inconvenientes – Impacto ambiental Contenido en azufre • • • Liberación SO2 Lluvia ácida Humos de combustión Eduardo Gómez
  • 35. Inconvenientes – Impacto ambiental Combustión: • • Liberación CO2 Efecto invernadero Uso de la gasolina: • • • • Óxidos de Nitrógeno PAN Sustancias cancerígenas Metales pesados Dependencia excesiva Agotamiento (aproximadamente 80 años) Calentamiento del agua de refrigeración y alteración de ecosistemas Eduardo Gómez
  • 36. Gas natural El GAS es un combustible de origen fósil que se encuentra en el subsuelo y procede de la descomposición de materia orgánica atrapada entre estratos rocosos. Los principales son: a) Gas de hulla, obtenido por destilación del carbón, propiedades similares al gas natural. b) Gas natural, extraído de yacimientos subterráneos, es una mezcla de hidrocarburos principalmente metano (CH4) . c) Propano y butano, obtenidos por destilación del petróleo, llamados gases embotellados, se almacenan en bombonas o tanques metálicos. Eduardo Gómez
  • 37. Gas natural Procede de la fermentación de materia orgánica. Es una mezcla de H2, CH4, butano, propano y otros gases en proporciones variables. Inicialmente no se utilizaba, se consideraba un residuo que se quemaba en la extracción del petróleo. Hoy en día está cobrando más importancia debido a su poder calorífico mayor que el petróleo Su extracción es sencilla, fluye por la propia presión El transporte y almacenamiento necesita una licuefacción previa.:   Eduardo Gómez Mediante tuberías de acero (gasoductos) Por mar en buques metaneros, para ello se licúa a -160 ºC para reducir 600 veces su volumen.
  • 39. Ventajas 1. Poder calorífico alto. 2. Regulable. 3. No produce humos 4. Transporte sencillo y de bajo riesgo 5. Produce un 65% menos de CO2 que otros combustibles fósiles 6. No genera NOx ni SO2 (un poco), por lo tanto no produce lluvia ácida Eduardo Gómez
  • 40. Inconvenientes 1. 2. 3. 4. Riesgo de explosiones Escapes de metano (efecto invernadero más grave que el CO2 El transporte en barcos puede ser peligroso Accidentes domésticos. Eduardo Gómez
  • 41. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 42. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 43. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 44. Impactos de los combustibles fósiles Eduardo Gómez
  • 45. Energía nuclear La energía nuclear es la acumulada en el núcleo de distintos elementos que se liberan en reacciones de fisión o fusión. Eduardo Gómez
  • 47. Fisión nuclear Al bombardear núcleos pesados con neutrones, el núcleo se divide en elementos más ligeros, más neutrones y una gran cantidad de energía. Como los neutrones pueden chocar a su vez con otros núcleos pesados se desencadena una reacción en cadena, en la que el principal problema era controlar la energía liberada Inicialmente, todos los estudios e investigaciones están encaminados a la fabricación de bombas nucleares. La utilización con fines no militares se inicia en la década de los años 40 y conducen a la fabricación de los reactores nucleares para la obtención de energía eléctrica. Eduardo Gómez
  • 49. Ventajas La energía nuclear tiene numerosos defensores, que señalan como principales ventajas: 1. Cantidades enormes de energía 2. No explota como las bombas atómicas (distintos materiales: uranio vs. Plutonio) 3. Medidas de seguridad altas 4. Coste económico bajo 5. No genera gases de efecto invernadero Eduardo Gómez
  • 50. Inconvenientes También tiene numerosos detractores, que señalan como principales desventajas: 1. Los posibles fallos de los sistemas de seguridad (accidentes nucleares como Chernóbil o Fukuhima) 2. Residuos radiactivos. Efectos nocivos de la radiación sobre los seres vivos 3. Contaminación térmica 4. Posibilidad de usos militares 5. Vida útil limitada de las centrales Eduardo Gómez
  • 51. Impacto ambiental 1. Alteración de ecosistemas cercanos a las centrales por variaciones microclimáticas: calentamiento del agua (refrigeración) y aumento de vapor de agua atmosférico. 2. Los residuos radiactivos permanecen activos mas de 10.000 años 3. Los costes de construcción y mantenimiento son altísimos 4. No es una energía renovable. Por estas razones, a pesar del auge inicial, se han parado muchos proyectos para la construcción de centrales nucleares, aunque todavía supone un importante porcentaje de la energía obtenida en el mundo desarrollado. Eduardo Gómez
  • 54. Fusión nuclear • Se puede obtener hasta 4 veces más energía que con la fisión. • Es la energía que tiene lugar en el sol. • Se fusionan isótopos de hidrógeno y se obtiene helio y energía. • Inicialmente hay que aportar mucha energía para iniciar la reacción, pero luego se recupera Eduardo Gómez
  • 55. Ventajas de la fusión nuclear Es todavía una fuente de energía teórica, pero presenta muchas ventajas frente a la fisión: • Más energía obtenida • Menos contaminación • No hay radiactividad • Materia prima abundante y barata Eduardo Gómez
  • 56. Inconvenientes de la fusión nuclear • Dificultad del desarrollo tecnológico necesario, con unos altísimos costes. • Está en fase de investigación y desarrollo. • Aún no se ha establecido la posible peligrosidad de sus residuos Eduardo Gómez
  • 57. Energía geotérmica • Aprovecha el calor interno de la Tierra. • Tiene un elevado potencial (40 millones de veces más energía que el gas y el petróleo), pero es difícil de aprovechar. Eduardo Gómez
  • 59. Ventajas • Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior. • Residuos mínimos y con menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón... Tampoco genera ruidos exteriores • Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético . • Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados. • No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales. • El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de tanques de almacenamiento de combustibles. Eduardo Gómez
  • 60. Inconvenientes • • • • • • • En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc. No está disponible más que en determinados lugares. No se puede transportar (como energía primaria). Contaminación térmica. Deterioro del paisaje. Eduardo Gómez
  • 61. Recursos geológicos  Recursos minerales o Minerales energéticos o Minerales no energéticos  Minerales metálicos  Minerales no metálicos  Rocas industriales: Tipos y características  Fertilizantes o Impactos ambientales de la minería Eduardo Gómez
  • 62. Recursos geológicos • • • Los recursos minerales son recursos naturales no renovables que obtenemos de la geosfera. Han sido continuamente explotados a lo largo de la historia como fuente de materias primas. En los últimos tiempos han evolucionado las técnicas de explotación y también el impacto causado por las diferentes técnicas mineras. Eduardo Gómez
  • 64. Recursos minerales • • • Existen mas de 2000 minerales conocidos, por sólo unos 90 tienen interés industrial y comercial. Se extraen en lugares donde la concentración es elevada: Yacimientos Si la concentración del mineral compensa los costes de explotación, el yacimiento será rentable. Eduardo Gómez
  • 65. Después de sacar el mineral (minas a cielo abierto o subterráneas) el mineral es tratado para separar la mena de la ganga. Mena del mineral: parte metálica y de interés del mineral. Ganga del mineral: Material sin interés. Se amontona en escombreras de residuos o escorias Eduardo Gómez
  • 66. Menas metálicas de interés Eduardo Gómez
  • 67. Recursos no metálicos 1. Rocas industriales 2. Fertilizantes 3. Energéticos (ya vistos en este tema) Eduardo Gómez
  • 68. Rocas industriales Se usan en procesos industriales de forma directa o tras un proceso de preparación. Existen cinco grupos según el Instituto Tecnológico Geominero. 1. 2. 3. 4. 5. ARIDOS CONGLOMERANTES ROCAS DE CONSTRUCCIÓN VIDRIOS PRODUCTOS CERÁMICOS Cantera de granito Eduardo Gómez
  • 69. ÁRIDOS Se extraen y se usan de forma directa. Como mucho se trituran, lavan y clasifican por tamaños El uso principal es como componente del hormigón. Son el grupo de rocas industriales que mayor volumen y peso supone de todos los recursos minerales. Esto implica procesos de transporte muy caros. Se distinguen dentro de este grupo: • • Rocalla Gravas Eduardo Gómez
  • 70. Rocalla: Es cualquier tipo de roca triturada para el firme de carreteras y vías de ferrocarril Gravas: Se extrae de graveras, donde se acumula de forma natural. Se explota en la cercanía al lugar de uso (ciudades…) debido al coste del transporte, lo que supone importantes impactos ambientales. Eduardo Gómez
  • 71. Impactos de la gravera El agua se usa para lavar las gravas. Aumento de la turbidez Materiales de Polvo, ruidos, aumento de tráfico pesado arrastre Impacto en laVertidosfauna flora y de aceites de maquinaria RIO Gravera Posible transformación en vertedero incontrolado Contaminación de aguas subterráneas y ríos cercanos Aumento de evaporación de agua Descenso del nivel freático Eduardo Gómez Montones de arenas y gravas Perdida de suelo y cubierta vegetal Impacto visual
  • 72. Conglomerantes Materiales que contienen áridos en polvo. Se mezclan con agua para formar pastas que en contacto con el aire endurecen. Tipos de conglomerantes Arcilla: Se puede volver plástica (pierde adherencia y resistencia). Es uno de los materiales de construcción conocidos desde tiempos antiguos. Cal: Procede de la roca caliza tratada a altas temperaturas. No pierde sus propiedades con el agua Yeso: Se extrae directamente de las canteras. Se calcina y se mezcla con agua para su uso como argamasa. Cemento: Mezcla de caliza y arcilla (3:1), cocido a más de 1400ºC para que pierda el agua y el CO2 y luego se tritura. Eduardo Gómez
  • 74. Rocas de construcción Bloques de piedra extraídas de canteras próximas al lugar de construcción (por costes del transporte). Pueden pulirse en caso de materiales ornamentales como mármoles, granitos o travertinos. La arcilla, yeso y cemento también pueden considerarse rocas de construcción. Cantera de mármol Cantera de granito Eduardo Gómez
  • 75. Vidrios Se obtienen derritiendo arena de cuarzo (sílice) a mas de 1700ºC con sosa y cal, y luego se deja enfriar rápidamente Productos cerámicos La base de estos productos es la arcilla. Se moldea en húmedo y se endurece en la cocción. Los distintos cerámicos dependen de los aditivos utilizados durante la cocción. Eduardo Gómez
  • 76. Fertilizantes Otro uso importante de las rocas es para la fabricación de fertilizantes. Principalmente se usan rocas sedimentarias que contengan P (rocas de sedimentos marinos), N, K (de sales marinas) y S (se extrae de rocas magmáticas). Eduardo Gómez
  • 77. Impacto ambiental de la minería Impactos en la atmosfera: a) Contaminación por partículas sólidas (polvo) y gases. En menor medida, emisiones de la maquinaria empleada en la mina. b) Contaminación acústica (maquinaria y voladuras) Eduardo Gómez
  • 78. Mina de cobre de Chuquicamata Eduardo Gómez
  • 79. Impactos en las aguas a) Contaminación de aguas superficiales por escorrentía. b) Arrastre de partículas sólidas, elementos metálicos. c) Contaminación de acuíferos por aceites, hidrocarburos… o productos del lavado de las escombreras Eduardo Gómez
  • 80. Escombreras de una mina abandonada en Teruel Eduardo Gómez
  • 81. Impactos en el suelo: a) Ocupación irreversible b) Modificación del uso del suelo c) Aumento de la erosión Eduardo Gómez
  • 82. Impactos en la flora y en la fauna: a) Eliminación del suelo que supone eliminación de la flora y por tanto también de la fauna. b) El polvo de la mina sobre las hojas provoca disminución de la fotosíntesis y muerte de plantas. c) La creación de carreteras para la maquinaria y transporte del mineral. Puede suponer un importante efecto barrera. d) Los ruidos pueden suponer alteraciones de las costumbres de los animales, aumento de estrés, disminuye la reproducción… Eduardo Gómez
  • 83. Impacto sobre el paisaje y la geomorfología • • • Eduardo Gómez Cambios globales del paisaje Escombreras Inestabilidad de laderas (peligro de derrumbamientos)
  • 85. Impacto sobre el medioambiente sociocultural • • • • • • Alteración de zonas de interés cultural Aumento de tráfico Riesgo de accidentes Afecta a la calidad de vida (aumento de las enfermedades nerviosas y respiratorias en las proximidades de las minas) Cambios demográficos (primero aumenta durante la explotación y luego disminuye cuando se abandona la mina) Oscilación de sueldos y poder adquisitivo Eduardo Gómez