Las denominadas fuentes de energías no renovables son las que tienen un carácter limitado en el tiempo, ya que su consumo implica su desaparición sin posibilidad de renovación. Entre otras de sus características está la producción de emisiones y residuos que dañan el medioambiente y sólo se encuentran y explotan en zonas determinadas del planeta.
Las energías no renovables corresponden a los denominados combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón) y al uranio (energía nuclear).
Petróleo
Es un compuesto orgánico originado principalmente por desechos de organismos acuáticos, vegetales y animales, que vivían en los mares, lagunas o desembocaduras de ríos en cercanías del mar y que se fue acumulando en capas sedimentarias de la corteza terrestre. El hidrógeno y el carbono son los elementos básicos de la composición del petróleo.
La formación de un yacimiento de petróleo lleva cientos de millones de años y una vez que ha sido detectado por medio de prospecciones geológicas, se hacen pozos profundos utilizando torres de perforación para extraer el petróleo.
Tras la extracción, el petróleo es separado del gas y del agua y luego, a través de oleoductos, es conducido para su empleo como combustible o para un tratamiento posterior (por ejemplo, para transformarlo en diversos subproductos).
Esto último implica un proceso que se realiza en las refinerías y que es conocido como destilación fraccionada, que permite la división del crudo en distintas fracciones.
El fraccionamiento consiste en calentar el crudo en equipos especiales, para que luego pase a una columna de destilación, en la que, aprovechando la diferente volatilidad de los componentes, se logra una separación en diversas fracciones que incluyen gas licuado, gasolina, parafina, queroseno, diésel y aceites lubricantes, entre otros.
Energía nuclear
Es la que está contenida en el núcleo de los átomos y se libera como resultado de una reacción nuclear.
Las centrales nucleares producen electricidad aprovechando la energía que desprenden los átomos de uranio, ya que este mineral es capaz de producir energía por fisión nuclear al hacer contacto con neutrones.
El uranio se encuentra en forma de mineral en la naturaleza.
Debe ser refinado para incrementar su concentración a un 3%, nivel en que esta listo para la reacción nuclear.
Las reacciones nucleares pueden ser de dos tipos: por fisión y fusión.
– Fisión: es la forma más utilizada y consiste en una reacción en la que el núcleo del átomo de uranio, al ser bombardeado con neutrones, se descompone en dos núcleos más pequeños, produciendo un gran desprendimiento de energía, además de la emisión de dos o más neutrones que atacan a otros átomos de uranio, lo que provoca el mismo efecto y causa una reacción en cadena.
En una central nuclear, el uranio utilizado en la fisión está almacenado en tubos de una aleación de zirconio altamente resistente. La fisión se lleva a cabo en el núcleo dentro del reactor nuclear (recipiente cerrado y aislado por gruesas paredes de hormigón que absorben la radiación).
Dentro del reactor hay una vasija de acero donde se produce la fisión. Este proceso genera calor que eleva la temperatura del agua refrigerante a 325°C hasta convertirse en vapor. Las barras de control (carburo de boro) que se encuentran en el núcleo del reactor absorben neutrones disminuyendo el número de fisiones del reactor para que este no explote.
El vapor pasa a través de un intercambiador, donde transfiere el calor a una reserva de agua. Ahí el agua pasa por la tubería para accionar la turbina. Esta mueve un alternador, el que produce la electricidad.
La energía nuclear, también, es aplicada en la medicina, industria, agricultura y alimentación.
– Fusión: esta sucede en las estrellas (como el Sol), generando grandes cantidades de energía. Se produce cuando dos núcleos atómicos (como por ejemplo el hidrógeno) se unen para crear otro más grande (helio). Este tipo de energía es mejor que la de fisión, porque usa una fuente muy abundante, como el hidrógeno y, también, ecológica, porque, en principio, no contaminaría.
Sin embargo, la fusión nuclear necesita de millones de grados de temperatura para producirse, hasta el momento no hay ningún recipiente capaz de resistir.
Carbón
Es un mineral de origen orgánico constituido básicamente de carbono. Su formación es el resultado de la condensación gradual de materias de las plantas parcialmente descompuestas a lo largo de millones de años.
Según las presiones y temperaturas que lo hayan formado se distinguen cuatro tipos de carbón: turba, lignito, hulla (carbón bituminoso) y antracita.
Así, las plantas al descomponerse forman una capa llamada turba que es poco rica en carbono. El lignito viene a continuación en la escala de riqueza, pero sigue siendo mal combustible porque contiene poco carbono (30% de concentración) y más agua.
La hulla se origina por la compresión del lignito y es mucho más rica en carbono (entre 75 y 80%) y tiene un alto poder calorífico, por lo que se utiliza en las plantas de producción de energía. La antracita procede de la transformación de la hulla y es el mejor de los carbones (95%), muy poco contaminante y de alto poder calorífico.
El uso energético (a gran nivel) del carbón se realiza en las centrales térmicas o termoeléctricas con el fin de generar electricidad. En este lugar el carbón es reducido a polvo fino y luego es bombeado dentro de un horno por medio de un chorro de aire caliente. El calor generado es usado para hervir el agua que pasa por las tuberías de la caldera. El vapor (que alcanza casi los 600°C) es enviado hacia la turbina para hacerla girar a gran velocidad.
El eje de la turbina está conectado a un generador que produce electricidad. Mediante transformadores se aumenta su voltaje para luego enviarlo a la red de alta tensión.
Gas natural
Combustible de origen fósil que se forma de la degradación de materia orgánica de millones de años.
El gas natural es una mezcla de hidrocarburos ligeros compuestos principalmente por metano (en mayor porcentaje), nitrógeno, dióxido de carbono y etano.
Se le encuentra en las profundidades de la Tierra, y en muchas ocasiones, comparte los mismos yacimientos con el petróleo y el carbón.
Generalmente, estos depósitos se localizan en el subsuelo o bajo el mar entre 1,5 y 4 km de profundidad.
Una vez que el gas natural ha sido extraído de manera similar al petróleo, es decir, mediante perforaciones que llegan a los depósitos (por medio de torres perforadoras), se le saca el exceso de agua y sus impurezas. Luego, es almacenado hasta ser transportado hasta las zonas de consumo a través de tuberías llamadas gasoductos que salen directamente de los tanques de almacenamiento.
Sin embargo, a veces, las distancias son largas y el gas debe ser trasladado en grandes buques. Pero para ello, el gas debe licuarse, ya que de esta manera se reduce su volumen en 600 veces respecto del original. Esto se hace en unas plantas de licuefacción, donde el gas se convierte en liquido enfriándolo a temperaturas que alcanzan los -161ºC.
Una vez que llega a su destino, debe ser transformado nuevamente en gas en las plantas de regasificación y almacenado hasta su posterior consumo. El gas natural tiene varios usos energéticos, entre ellos:
– Generación de electricidad: mediante el funcionamiento de turbinas de gas y turbinas de vapor o de ciclo combinado (gas y vapor).
– Combustible para vehículos: el gas natural comprimido es usado como alternativa más limpia, menos costosa y contaminante (un 20% menos que los autos que usan gasolina o diesel).
– Uso doméstico: las aplicaciones de gas natural en el hogar son múltiples. Con el se puede cocinar, calefaccionar u obtener agua caliente para el baño.
– Uso industrial: es utilizado en industrias textiles, de plástico y de acero, también como materia prima en la fabricación de abonos nitrogenados.
Datos Icarito
¿Cuál fue la primera central que ocupó la fuerza de las mareas para producir energía? Una construida en Rance, Francia, en 1966.
¿Qué porcentaje ocupan hoy las energías no renovables en la producción eléctrica mundial? Cerca del 80%.
¿Cuánto dióxido de carbono emite el gas natural en comparación al carbón? Emite entre 40 y 45% menos que el carbón.
