UD 01. Recursos energètics UD 01. Recursos energètics Fonts d'energia Classificació Materials combustibles Tipus i obtenció L'energia nuclear El procés de fissió Importància econòmica dels recursos energètics Contaminació ambiental Fonts d'energia Classificació Materials combustibles Tipus i obtenció L'energia nuclear El procés de fissió Importància econòmica dels recursos energètics Contaminació ambiental

Fonts d'energia Originalment: energia solar Per a escalfar-se, assecar pells, conservar aliments... Descobriment del foc: revolució Cuinar, fondre metalls... Més independència Font d'energia: llenya Fins a la revolució industrial Aprofitament de la natura Molins de vents, rodes hidràuliques Fonts d'energia: sol, vent, corrents d'aigua...

Fonts d'energia Revolució industrial Descobriment de la màquina de vapor Font d'energia: carbó vegetal (més poder calorífic) Al segle XX El carbó va ser desplaçat pel petroli com a font principal Als anys '70: 50% del consum mundial Gas natural: en incrementar-se la demanda energètica Per la mateixa raó: nuclear de fissió Repte actual: estalvi i energies renovables

Fonts d'energia Classificació Segons la seva naturalesa Primàries. Es troben a la natura: carbó, petroli Secundàries: S'obtenen de les primàries: electricitat Segons les reserves disponibles Renovables. Reserves il·limitades: les que provenen del Sol No renovables. Reserves limitades: carbó, petroli... Segons grau d'utilització Convencionals. Les més emprades: petroli, hidroelèctrica... Alternatives. Minoritàries: eòlica, solar...

Materials combustibles En combinar-se amb l'O2, desprenen energia (combustió) Tipologies Sòlids: carbó (antracita, hulla o lignit) Líquids: en general destil·lats del petroli. També alcohols Benzina, gasoil. Etanol, metanol Gasosos Gas natural i GLP (butà i propà)

Materials combustibles Poder calorífic Energia que es desprèn en combustió completa Per unitat de massa o volum Sòlids i líquids: MJ/Kg. Gasosos: MJ/m3 (CN) Pc = Pc(CN) . (P/101300).(273/(273+T)) Capacitat calorífica Quantitat de calor per incrementar 1C una substància Q=C·(T2-T1) = m·ce·(T2-T1)

Materials combustibles Llenya i carbó vegetal La meitat de la humanitat encara fa servir llenya A les ciutats: carbó vegetal (pesa 5-6 vegades menys) Carbó vegetal: obtenció de piròlisi Combustió en poca presència d'oxigen Carbó mineral Primer combustible fòssil emprat Cabdal per a la revolució industrial La seva producció decaigué pel petroli Quan aquest s'ecareix, es torna a emprar (competitiu)

Materials combustibles Carbó mineral Format per restes vegetals descomposats lentament en absència d'oxigen, amb P i T Segons aquestes condicions tenim carbons diferents Torba. 60% C i molta humitat. Consum domèstic Lignits. Carbons d'origen recent Baix poder calorífic: emprats prop del lloc d'extracció Hulles. Alt contingut en C, alt poder calorífic Destil·lació fàcil: per a fer coc (alts forns) Antracites. Carbons més antics. C fins al 95% Difícils d'extreure

Materials combustibles Carbó mineral. Aplicacions Combustible d'ús general. Utilitzat directament A les centrals tèrmiques Pel procés de destil·lació seca Coc (siderúrgia), gas ciutat (llars), Productes químics: olis lleugers, quitrans --> destil·lació fraccionada: plàstics, medicaments... Pel procés de gasificació: Carbó roent amb vapor d'aigua --> gas de síntesi Gas natural sintètic: metanització del gas de síntesi Hidrocarburs: hidrogenació

Materials combustibles Petroli Se n'obtenen productes d'ús quitidià Combustibles: benzina, fuel... Plàstics, detergents Petroli brut Tal i com s'obté del jaciment Barreja d'hidrocarburs Se separen els components a les refineries Origen Microorganismes marins dipositats al fons Recoberts per capes de sorra i argila Descomposició: aerobia i aneròbia

Materials combustibles Petroli: localització i extracció Prospeccions en roques sedimentàries Perforem amb torres de perforació Al mar: plataformes marines En trobar petroli: més pous per avaluar quantitat i qualitat Extraccions Natural: per P puja espontàniament Artificial: Injectem aigua o aspirem Se separa el gas de cru i s'emmagatzema

Materials combustibles Transformació Destil·lació fraccionada Escalfem cru i separem fraccions Torre atmosfèrica (lleugers) i de buit (pesants) Craqueig Descomposició d'hidrocarburs pesants Obtenim benzines (lleugeres) Pot ser tèrmic o catalític Polimerització Invers a craqueig: pesants a partir de lleugers Reformació: millora caractarístiques benzines

Materials combustibles Gas natural Bàsicament CH4, amb età, propà i butà En bosses, sol o amb petroli Extracció, transport i distribució Semblant a la del petroli S'eliminen impureses: sorra, pols i altres gasos Grans distàncies: vaixells metaners (criogènics) Aplicacions Indústria, comerç i habitatges Centrals tèrmiques mixtes i de cogeneració Indústria petroquímica: com a matèria primera

Materials combustibles Aplicació dels productes obtinguts Directament Gas butà, propà (GLP). Combustible domèstic Benzina i dièsel. Motors automoció Querosè. Aviació Tractat a la indústria petroquímica Plàstics Fibres sintètiques: nilò o polièster Detergents Disolvents

Materials combustibles Combustibles gasosos Reacciona amb l'oxigen de l'aire amb despreniment de calor Classificació 1ª Família: CN entre 17 i 23 MJ/m3. Gas ciutat 2ª Família. CN entre 40 i 52 MJ/m3. Gas natural 3ª Família. CN entre 94 i 120 MJ/m3. Butà, propà

L'energia nuclear Ara l'energia s'obté del nucli dels àtoms L'energia química surt dels enllaços Conceptes clau Nombre atòmic (Z) Nombre màssic (A) Isòtop. Igual Z però diferent A Radioactivitat Natural: transmutació espontània Radiacions ionitzants: partícules α i β. Rad γ Isòtops artificials: bombardeig amb α, β, γ i n0

L'energia nuclear Energia nuclear: e = m·c2 Processos nuclears: transmutació Fusió: s'uneixen àtoms lleugers --> més pesants Fissió: ruptura de nuclis pesants Reacció en cadena; neutrons dels nuclis Per sobre de la massa crítica Reactor: reacció controlada amb aprofitament de calor Combustibles nuclears: fusió o fissió possible Materials fèrtils: es converteixen en fissionables

Importància econòmica Petroli, gas i carbó: ̴90% producció mundial 25% població mundial: 70% consum Consum: indicador de desenvolupament Països productos: exportadors Reserves i jaciments Reserves provades: utilitzables amb tècniques actuals Petroli: 40 anys, gas natural: 70, carbó: 200 U: 100

Contaminació ambiental Utilització de combustibles: impacte Efecte hivernacles. Nivell de CO2 Altres gasos: vapor H2O, CFC, CH4, NO2 Com un vidre a l'hivernacle Deixa passar els raigs de Sol, però no IR Emeses per la Terra en escalfar-se Implica elevació de T Elevació nivells mar Desertització Protocol de Kyoto: compromís de reducció

Contaminació ambiental Pluja àcida SOx i NOx en contacte amb aigua: oxoàcids Emesos quan cremem combustibles fòsils pH= 3'5 (normalment és 5'6) Impacte Acidificació de llacs Lixiviació del sòl i subsòl Eliminació nutrients: Mg, Ca, K

Contaminació ambiental Boires fotoquímiques Grans ciutats amb inversió tèrmica i alta densitat de vehicles o indústries Boira que no s'aixeca Conté SO2, NO2, HC, CO, Pb... De vegades reaccionen a l'atmosfera generant d'altres: O3 (dolent per salut, collites...) Contaminació radiactiva Restes de combustible També: desmantellament i accidents Residus: de moment a les piscines de la central