LOS RECURSOS MINERALES Y ENERGÉTICOS Unidad 7

Recursos y reservas Se denomina recurso geológico o mineral a las rocas y minerales que tiene algún tipo de utilidad para el ser humano. Recurso: Cantidad total de un material que existe en la geosfera y que puede llegar a tener valor económico. Reserva: parte de dicho recurso que puede ser explotada, con la tecnología actual para obtener un beneficio económico

Recursos minerales 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.

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

Clasificación de los R. Minerales: Recursos minerales metalíferos: Se emplean en la obtención de metales y energía (caso del uranio). Recursos minerales no metalíferos: Rocas industriales (construcción) Fertilizantes Combustibles fósiles (Energía)

Recursos minerales metalíferos 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

Menas metálicas de interés

Recursos no metálicos Rocas industriales Fertilizantes Energéticos

Rocas industriales Se usan en procesos industriales de forma directa o tras un proceso de preparación. Existen cinco grupos según el Instituto Tecnológico Geominero. ARIDOS CONGLOMERANTES ROCAS DE CONSTRUCCIÓN VIDRIOS PRODUCTOS CERÁMICOS

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 y arenas

Rocalla: Gravas y arenas: Es cualquier tipo de roca triturada para el firme de carreteras y vías de ferrocarril Gravas y arenas: Se extrae de graveras, donde se acumula de forma natural (cauces de ríos, playas o flechas litorales). Se explota en la cercanía al lugar de uso (ciudades…) debido al coste del transporte, lo que supone importantes impactos ambientales.

Impactos de la gravera El agua se usa para lavar las gravas. Aumento de la turbidez Materiales de arrastre Impacto en la flora y fauna Polvo, ruidos, aumento de tráfico pesado Vertidos de aceites de maquinaria Montones de arenas y gravas RIO Gravera Posible transformación en vertedero incontrolado Contaminación de aguas subterráneas y ríos cercanos Aumento de evaporación de agua Descenso del nivel freático 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. 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. Hormigón. Mezcla de cemento con arenas o gravas. A veces barras de hierro (hormigón armado)

ARCILLA CAL VIVA YESO CEMENTERA

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

Vidrios Productos cerámicos 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,

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).

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

Mina de cobre de Chuquicamata

Impactos en las aguas Contaminación de aguas superficiales por escorrentía. Arrastre de partículas sólidas, elementos metálicos. Contaminación de acuíferos por aceites, hidrocarburos… o productos del lavado de las escombreras

Escombreras de una mina abandonada en Teruel

Impactos en el suelo: Ocupación irreversible Modificación del uso del suelo Aumento de la erosión

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

Impacto sobre el paisaje y la geomorfología Cambios globales del paisaje Escombreras Inestabilidad de laderas (peligro de derrumbamientos)

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

Prevención de impactos de la minería Obligatorio la realización del EIA Y LA EVIA, que debe incluir: Actuaciones sobre el terreno para evitar la erosión: Sujeción de taludes Conservación de la vegetación Revegetación de zonas desbrozadas Actuaciones para proteger el paisaje: Pantallas visuales (árboles) Regeneración vegetal Prohibición en zonas de alto interés paisajístico Planificando y ocultando desmontes y movimientos de tierra

Prevención de impactos de la minería Obligatorio la realización del EIA Y LA EVIA, que debe incluir: Actuaciones para proteger los recursos naturales y ambientales de la contaminación: Balsas de decantación y tratamiento químico Eliminación de elementos tóxicos en aguas de drenaje Evitar contaminación de aire con polvo y gases

Corrección de impactos de la minería Restauración: reproducir las condiciones exactas anteriores a la explotación una vez cesada la actividad. El plan de restauración debe incluir: Definir los usos del suelo posteriores a la explotación. Gestión de residuos mineros Diseño de sistemas de drenaje y de control de la erosión Intervenciones para mantener o restablecer la vegetación.

Corrección de impactos de la minería Recuperación: Intentar que el lugar objeto de explotación presente una composición y densidad de organismos lo más parecida a la original. Rehabilitación: Conseguir que el área alterada logre unos niveles paisajísticos y productivos según un plan previamente diseñado y que sea similar e integrado a/en los valores estéticos del área circundante.

Revegetación de escombreras Estabiliza terrenos sin consolidar Reduce y controla la erosión Restaura la producción biológica del suelo Protege los recursos hídricos Integración paisajística Depende: Sistema de explotación y reconstrucción del suelo de la mina. Topografía final Características de los estériles. Los más difíciles de revegetar son los resultantes de la minería del carbón.

Revegetación de escombreras

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.

Según la cantidad de carbono Tipos de carbón Húmicos: Restos vegetales leñosos estratificados con rocas detríticas Según el origen Sapropélicos: Restos vegetales no leñosos (algas, hongos, esporas…) y no estratificados Turba: menos del 60% de carbono. Muchas impurezas, bajo poder calorífico. 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. Según la cantidad de carbono

Tipos de carbón Turba Lignito Hulla o bitumen Cantidad de carbono Antracita

Explotación del carbón

Impacto ambiental La extracción de carbón origina grandes cambios geomorfológicos (paisaje). 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) En la actualidad , en los países desarrollados, las compañías mineras están obligadas a dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo, rellenando los agujeros y reforestando la zona. También es muy importante controlar y depurar el agua de lixivación, que va cargada de materiales muy tóxicos, como metales pesados y productos químicos usados en la minería, y es muy contaminante, por lo que debe ser controlada cuidadosamente.

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

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.

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.

Características El petróleo se forma a partir de la acumulación de grandes cantidades de organismos planctónicos que mueren debido a cambios ambientales a los que son muy sensibles (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.

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.

Extracción del petróleo Hay varias fases: Estudios geológicos Anomalías gravimétricas Sondeos Localización del petróleo Perforación y bombeo Ascenso natural Ascenso por la presión del gas o por inyección de fluidos Extracción Transporte Oleoductos Petroleros

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: primero los gases (metano, etano, butano, …) después los líquidos (gasolina, nafta, queroseno, …) 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.

Ventajas del petróleo Poder calorífico alto (88% del consumo energético mundial) No produce depósitos sólidos (cenizas…) Barato Extracción localizada Industria petroquímica: Importante y fuente de muchos productos: Abonos Fibras sintéticas Plásticos

Inconvenientes – Impacto ambiental Riesgo de catástrofes: Incendios Vertidos Mareas negras

Inconvenientes – Impacto ambiental Contenido en azufre Liberación SO2 Lluvia ácida

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

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: Gas de hulla, obtenido por destilación del carbón, propiedades similares al gas natural. Gas natural, extraído de yacimientos subterráneos, es una mezcla de hidrocarburos principalmente metano (CH4) . Propano y butano, obtenidos por destilación del petróleo, llamados gases embotellados, se almacenan en bombonas o tanques metálicos.

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.: Mediante tuberías de acero (gasoductos) Por mar en buques metaneros, para ello se licúa a -160 ºC para reducir 600 veces su volumen.

Ventajas Poder calorífico alto Regulable No produce humos Transporte sencillo y de bajo riesgo Produce un 65% menos de CO2 que otros combustibles fósiles No genera NOx ni SO2 (un poco), por lo tanto no produce lluvia ácida

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

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

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.

Ventajas La energía nuclear tiene numerosos defensores, que señalan como principales ventajas: Cantidades enormes de energía No explota como las bombas atómicas (distintos materiales: uranio vs. Plutonio) Medidas de seguridad altas Coste económico bajo No genera gases de efecto invernadero

Inconvenientes También tiene numerosos detractores, que señalan como principales desventajas: Los posibles fallos de los sistemas de seguridad (accidentes nucleares como Chernóbil) Residuos radiactivos. Efectos nocivos de la radiación sobre los seres vivos Contaminación térmica Posibilidad de usos militares

Impacto ambiental Alteración de ecosistemas cercanos a las centrales por variaciones microclimáticas: calentamiento del agua (refrigeración) y aumento de vapor de agua atmosférico. Los residuos radiactivos permanecen activos mas de 10.000 años Los costes de construcción y mantenimiento son altísimos 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.

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

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

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.

Ventajas Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón... Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético Ausencia de ruidos exteriores 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.

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.