Fig. 1
Principals tipus d’energia utilitzats en l’actualitat
2. Energies renovables i no renovables
2.1. Energies no renovables
2- Energies renovables i no renovables
2.1. Energies no renovables
Els combustibles fòssils (carbó, petroli gas) han estat els grans protagonistes del progrés des de la revolució industrial fins els nostres dies. D'ells depén la major part de la indústria i el transport en l'actualitat. Un combustible fòssil està compost per les restes d'organismes que van viure fa milions d'anys. Són, en definitiva, una acumulació d'energia solar, perquè les plantes converteixen la radiació que ve del Sol en biomassa, gràcies a la fotosíntesi. Aquests combustibles han permès un avanç sense precedents en la història humana, però són fonts d'energia no renovables. Això significa que quantitats que han tardat en formar-se milers o milions d'anys es consumeixen en minuts i les reserves d'aquests combustibles van disminuint a un ritme creixent. Una altra de les fonts d'energia no renovable és l’urani que s'utilitza en les centrals d'energia nuclear.
Actualment, el 79,6% de l'energia comercial que es fa servir al món (veure figura) prové dels combustibles fòssils, els quals produeixen greus problemes de contaminació i accentuen l’efecte hivernacle ja que emeten CO2 i altres gasos. Però malgrat aquests problemes, no podem deixar d'utilitzar-los fins que no disposem d'uns substituts adequats, ja que la societat es paralitzaria. L'ús de l'energia nuclear també té importants repercussions ambientals. En l'opinió pública va causar una gran impressió l'accident de Txernòbil i la contaminació radiactiva que es va dispersar per mig món i el fet de que la indústria nuclear produeix residus radiactius molt perillosos que duren milers d'anys, l'emmagatzematge definitiu dels quals planteja molt greus problemes.
La solució és substituir a poc a poc aquestes formes convencionals d’energia per altres energies alternatives que tinguen un impacte menor sobre el medi ambient. De tota manera, la raó que impulsa aquest canvi no és merament altruista, ja que hem de tenir en compte que aquests són recursos no renovables,i encara que de moment no s'entreveja un greu risc d'esgotament durant els propers anys, si es manté la taxa actual d'utilització arribarà un dia, no gaire llunyà, en què s'esgotaran. En conseqüència, ens cal buscar altres fonts energètiques substitutives que siguin renovables i que permeten un desenvolupament energètic sostenible.
Els carbons són roques fosques originades per la diagènesi de masses vegetals dipositades en àrees pantanoses, lacustres o deltaiques, fora de l'acció oxidant de l'atmosfera. La seua formació comprén l'alternança en el temps de dos tipus de processos:
* Gran desenvolupament de la vegetació.
* Posterior enfonsament de la conca sedimentària i dipòsit de materials detrítics que soterren les restes vegetals i formen amb elles un estrat.
Aquestes restes vegetals sofriran un procés de diagènesi en augmentar la pressió i la temperatura. Per altra banda presenten una sèrie d'alteracions químiques gràcies a l'acció de bacteris anaeròbics consistents en un enriquiment progressiu en àtoms de carboni (carbonització): transformen les molècules orgàniques (fonamentalment cel·lulosa i lignina) en carboni i subproductes com el CO2 i CH4.
Bacteris anaeròbics--------
(C6H12O5)2n ------------------------ CO2 + CH4 + 2 C
Lignina , cel·lulosa ---------------------------Metà ----Carbó
Aquest procés bioquímic es completarà amb un altre de geològic, la maduració, consistent en una compactació, pèrdua d'aigua i expulsió de les substàncies volàtils que s'havien format prèviament. La maduració seria afavorida per factors com la pressió, temperatura creixent i temps transcorregut.
Podem diferenciar diferents tipus de carbó:
Fusta
3000-4500
Torba
4500-6000
Lignit
6000-7000
Hulla
7000-8000
Antracita
>8000
Des de la fusta a l'antracita hi ha un augment progressiu de la proporció de C (a compte d'una pèrdua dels elements volàtils com H, N, i O) i també un augment del seu poder calorífic. Els diferents carbons es troben a la natura lligats a l'edat dels materials: tindran més proporció de carboni quan més antics siguen. Així les torbes són dipòsits del quaternari, els lignits secundaris i terciaris, mentre que hulles i antracites són de l'era primària, fonamentalment del període Carbonífer.
+ La torba és poc rica en carboni (55%), és lleugera i de color marró, formada fonamentalment per briòfits (Sphagnum) i coneguda únicament als dipòsits actuals (torberes o tremedals). Combustió molt mediocre
+ El lignit (70-75% de C) és de color marró fosc , sense brillantor i amb restes vegetals que es poden reconéixer. Segueix sent mal combustible, encara que s'usa en algunes centrals tèrmiques.
+ L' hulla (85% de C) és negra i té un alt poder calorífic pel que és molt usada, per exemple en les plantes de producció d'energia. Està impregnada de substàncies bituminoses de la destil·lació de les quals s'obtenen interessants hidrocarburs aromàtics i un tipus de carbó molt usat en siderurgia anomenat coque, però també conté elevades quantitats de sofre que són font molt important de contaminació de l'aire
+ L'antracita (92-95 % de C) és negra. L’antracita és el millor dels carbons, molt poc contaminant i d'alt poder calorífic.
El carbó és un combustible d'un alt poder calorífic i un dels més abundants (es calculen reserves per a 220 anys amb l'actual ritme de consum), però també és el més brut, i com que té un alt contingut en sofre, quan es crema expulsa una gran quantitat de SO2 per la qual cosa és el principal causant de la pluja àcida. D'altra banda, les mines generen grans runams (=escorias) formats per estèrils (qualsevol producte de l'extracció diferent del carbó) que ocupen molt de terreny i produeixen un gran impacte paisatgístic, la contaminació de l'aire per la producció de grans núvols de pols i la contaminació de les aigües superficials i subterrànies per lixiviats. Els majors dipòsits de carbó estan a Amèrica del Nord, Rússia i Xina, encara que també es troba en quantitats considerables en algunes illes de l’Àrtic, Europa occidental, Índia, Àfrica del Sud, Austràlia i la zona aquest d'Amèrica del Sud. Segons la profunditat a què es troben els sediments de carbó, es poden portar a terme explotacions a cel obert o mines. Les primeres són més econòmiques, però el seu impacte ambiental i paisatgístic és major, ja que afecten grans extensions de terrenys. L'actual legislació dels països desenvolupats obliga les companyies a dur a terme restauracions un cop finalitzada l'explotació. El més normal sol ser que a mesura que van deixant una zona buida en extraure el carbó, l'emplenen i reforesten perquè no queden a la vista els grans forats, les terres remogudes i les acumulacions de materials. També és molt important controlar i depurar l'aigua de lixivació, és a dir l'aigua que, després de xopar o recórrer les acumulacions de mineral surt de la zona de la mina i flueix cap als rius o els voltants. Aquest aigua va carregada de materials contaminants. Si el jaciment es troba a més profunditat caldrà perforar una mina, cosa que augmenta els costos econòmics i socials, ja que s'incrementen els riscos, per causa del col·lapse de les galeries i de les explosions, amb la qual cosa es provoquen, a més a més, moltes malalties derivades com per exemple la silicosi.
Usos del carbó
El principal ús del carbó és la seua combustió en les centrals tèrmiques per produir electricitat (el 30% de l'energia elèctrica mundial prové d'aquesta font). La calor resultant d'aquesta combustió s'empra per obtenir vapor d'aigua que farà girar unes turbines, que al seu torn mouran uns alternadors que transformaran l'energia mecànica en elèctrica (Fig. 3)
Fig.3: Esquemes d’una central tèrmica. Fotografia torre refrigeració d'una central tèrmica
Actualment és impossible eliminar les centrals tèrmiques, però s'estan realitzant esforços amb l'objectiu de minimitzar els seus múltiples impactes. D'una banda, es preprocessa el combustible, matxucant-lo i rentant-lo per eliminar la major quantitat que siga possible de sofre. Amb aquesta finalitat existeixen dissenys de centrals tèrmiques més eficients, que eliminen els components sulfurats abans d'emetre els gasos de la combustió. Una de les maneres de reduir l'impacte que aquestes emissions generen és mitjançant la construcció de xemeneies de gran alçada que augmenten l'efecte de dispersió i dilució. L'aplicació de filtres electrostàtics o precipitadors que retinguen bona part de les partícules volàtils a l'interior de la central, també és un mètode molt utilitzat.
En relació a la contaminació tèrmica generada en les centrals, s’instal·len torres de refrigeració que disminueixen la temperatura de l'aigua abans de ser retornada al curs hídric original.
