recursos

RECURSOS NATURALS

RECURSOS ENERGÈTICS

ELS COMBUSTIBLES FÒSSILS

Els combustibles fòssils inclouen carbons, petroli, gas natural i combustibles de destil·lació (com el gas que s'obté del carbó). L’energia obtinguda en cremar els combustibles fòssils, que ve de l’energia solar, ha esdevingut biomassa via fotosíntesi i després s'ha emmagatzemat en un seguit de compostos que s'han anat transformant al llarg de molt temps fins a constituir els combustibles fòssils.

CARBÓ
El carbó s'origina a partir d'un procés sedimentari i es forma per una lenta transformació de la matèria orgànica vegetal. A Espanya, la major part del carbó, que prevé d'Astúries i el nord de Lleó, és del tipus hulla i antracita i es va començar a formar fa més de 280 milions d'anys, en el període anomenat carbonífer. També s'explota carbó del tipus lignit a Vallcebre (Berguedà).
El carbó es forma pel procés de carbonització. Hi ha quatre tipus de carbó que es classifiquen per la seva concentració de carboni (torba, lignit, hulla i antracita). Amb la concentració del carboni augmenta el poder calorífic del carbó, és a dir, la quantitat d'energia que s’allibera en cremar-ne un quilogram.
El punt de partida per a la carbonització és l’acumulació de matèria orgànica vegetal morta, que després es descompon per l’acció bacteriana en condicions anaeròbiques (manca d'oxigen). La carbonització es podria resumir en la reacció següent:

(C₆H₁₂O₆ )2n → 5n CO₂ + 5n CH₄ + 2n C
lignina, cel·lulosa metà

La concentració de carboni (C) augmenta a mesura que s'alliberen volàtils, com el metà.
La matèria en descomposició es va recobrint amb el temps de nova matèria vegetal i també de sediments inorgànics (fangs, sorres, etc.). l'enterrament d'aquesta matèria. fa que s'originin processos de metamorfisme per l'augment de pressió i de temperatura. Al llarg del procés de carbonització, el contingut de carboni va augmentant a mesura que altres components es desprenen, de manera que el material romanent és una barreja de carboni, argiles, carbonats, sal i pirites.

PETROLI
El petroli és una barreja d'hidrocarburs, és a dir, diferents compostos de carboni i hidrogen. El petroli que s'extreu dels jaciments s'anomena petroli cru i cal sotmetre'l a un llarg processament, ja que conté impureses com nitrogen, oxigen, sulfurs i alguns elements traces. El petroli es forma al fons dels oceans, com a conseqüència de L’acumulació i posterior descomposició de restes d'éssers vius microscòpics marins, bàsicament plàncton. Aquest procés s'anomena maduració i s'assembla a la carbonització perquè l’augment de la temperatura i la pressió en una escala de temps geològica determinen un increment de la concentració de carboni. La major part de les formacions de petroli que s'exploten avui dia es van originar entre el final del període Cretaci i l'inici del Terciari, i tenen una antiguitat d'entre 60 i 100 milions d'anys.

El petroli migra des de la roca mare (on es va formar) cap a la superfície, fins que troba una estructura de roca impermeable (trampa) que n'atura l'ascens. La roca porosa on s'acumula el petroli s'anomena roca magatzem.

Les reserves de petroli del planeta tenen una distribució molt desigual, de manera que hi ha un desequilibri entre producció i consum. Com altres recursos naturals, el petroli es produeix en països on se'n consumeix poc i des d’allà s'exporta als països consumidors, els quals, en general, no en tenen grans reserves. Espanya no és un país ric en petroli. Les costes de Tarragona i Castelló, sobretot al voltant del delta de l'Ebre, presenten, però, jaciments d'una certa rendibilitat que han permès d’instal·lar-hi plataformes per a l'extracció.

GAS NATURAL
El gas natural està format per un petit grup d'hidrocarburs: fonamentalment metà i, en menor quantitat, butà i propà. Es produeix tant en la carbonització com en la maduració. Els jaciments de petroli sovint s'associen a reserves de gas.
La combustió dels combustibles fòssils pot generar l’emissió de monòxid de carboni, diòxid de carboni, diòxid de sofre, òxids de nitrogen, partícules sòlides, hidrocarburs i vapor d'aigua. En general, el gas és més net que el carbó i, com a molt, genera només la meitat dels gasos d'aquest, i més de mil vegades menys diòxid de sofre.

ELS MINERALS RADIOACTIUS

L'urani és l’element radioactiu més utilitzat en les centrals nuclears: mitjançant reaccions de fissió nuclear, se n'obté energia que es fa servir per produir electricitat. L'urani natural s'extreu majoritàriament del mineral anomenat uraninita (UO₂).
A les centrals nuclears, els àtoms d'urani es bombardegen amb neutrons. El nucli dels àtoms d'urani els absorbeix; això determina que els àtoms d'urani es trenquin i alliberin energia i més neutrons, els quals bombardegen més àtoms d'urani, i així successivament. Aquest procés continuat s'anomena reacció en cadena.
El mineral d'urani té tres isòtops, diferents formes d'un element que contenen el mateix nombre de protons i d'electrons però diferent nombre de neutrons. Els isòtops són l’urani 238 (²³⁸U), que constitueix el 99,28% de l’urani, l’urani 235 (²³⁵U) , que en representa el 0,71%, i l’urani 234, el 0,01% restant.
L'urani que s'utilitza com a combustible primari a les centrals nuclears és ²³⁵U i, com que la seva proporció és escassa, cal un procés d’enriquiment (purificat i refinat) per augmentar-ne la concentració fins al 3 %. L'urani que s’utilitzarà en el reactor es prepara en petites pastilles que es posen en barres. Moltes d'aquestes barres, juntament amb un moderador i barres de control, constitueixen el reactor.

El resultat de la fissió dels isòtops és el següent:

²³⁵U + neutró → ²³⁶U → ⁹⁵Y + ¹³⁹I + neutrons + 3,2 ·10^-11 j
desintegració itri iode
ràpida

²³⁵U + neutró → ²³⁹U → ²³⁹Pu → ¹⁰⁰Zr + ¹³⁷Xe + neutrons + 3,4 · 10^-11 j
desintegració plutoni zirconi xenó
ràpida

ltri, iode, plutoni zirconi, xenó, són exemples de productes de la fissió altament radioactius, que es poden desintegrar i alliberar energia i neutrons. Els reactors nuclears més avançats poden utilitzar el plutoni generat per incrementar la productivitat del procés. Però això resulta molt problemàtic, ja que el plutoni és el material amb que es fabriquen les armes nuclears.

El combustible nuclear, un cop utilitzat, està constituït per un 96 % d'urani 235 no utilitzat, un 1 % de plutoni 239 i un 3 % de residu. Per tant, els residus contenen un percentatge molt alt d'urani encara útil, que es pot tornar a utilitzar després de reprocessar-lo.
Aquesta recuperació redueix les extraccions d'urani i alhora fa que disminueixi la quantitat de combustible utilitzat que s'ha de dipositar en uns contenidors especials, que resulten molt cars.
Es considera que les reserves d'urani que hi ha al món poden abastar totes les demandes concebibles. El cicle de la combustió nuclear inclou la manufactura del combustible (l’extracció del mineral i el seu processament), la producció d'energia, el reprocessament del combustible utilitzat i el reciclatge del combustible reprocessat.
L’electricitat es genera amb la calor produïda en la fissió, la qual escalfa un circuit d'aigua que es transforma en vapor i que fa funcionar una turbina connectada a un generador.
La reacció nuclear es produeix dins un reactor en el qual les barres de combustible s’intercalen amb barres de control fetes d'un material que absorbeix els neutrons. Aquestes barres s'hi introdueixen en major o menor mesura per controlar el ritme de la fissió i ajustar les necessitats d'electricitat. El reactor és dins un receptacle d'acer que, en cas d'accident, impedeix que l'emissió de la radiació es propagui al medi. Aquest receptacle i el generador estan protegits per un edifici de formigó armat capaç de resistir huracans i terratrèmols.
Els problemes que comporta l’ús de l’energia nuclear són el risc d'accidents nuclears i l’impacte que produeixen les aigües calentes de la refrigeració de les centrals. També cal tenir en compte que es molt problemàtica la ubicació dels residus nuclears.
Per tot això, la majoria de països del món estan aturant la construcció de noves centrals. Fins i tot, se n'estan començant a desmantellar moltes, considerades obsoletes.