Autores:

• ARISH JANETH MELGAREJO PUITIZA
• BRYAN ALEXIS JAVIER JAVIER
• NADIA ALONDA PONCE JAIME
• PAUL EMILIO BENDEZU PONCE

Hace unos 2000 años, el mundo operaba con las principales fuentes de energía a base del calor generado por la madera, utilizada para la generación de calor; la tracción de animales, para la ayuda en el trabajo agrícola; y la mano de obra, que generó una gran esclavitud en la población. Cuando se descubrieron los combustibles fósiles el mundo dio un giro, hubo nuevas fuentes de energía, como el carbón, petróleo y gas natural, los cuales, son más eficientes que las primeras fuentes de energía, el uso de estos combustibles significaron un incremento en la producción agrícola, en el transporte de la población y el bienestar humano al posibilitar una mejor calidad de vida. El incremento de la economía también fue en parte por el uso de los combustibles al poner una mayor demanda en la comercialización de estas importantes fuentes de energía. El uso de los combustibles fósiles están comprendidos en un 80% de la demanda de energía a nivel global. Sin embargo, el uso de estas nuevas energías también tuvo un impacto negativo muy grande a nuestro planeta con la generación del CO₂ al ser quemado, convirtiéndose en el principal responsable del calentamiento global y cambio climático; el CO₂ también afecta nuestra salud, por lo cual “alrededor de 4.2 millones de muertes prematuras ocurren cada año por la exposición a partículas de estos metales vinculados con la quema de combustibles fósiles” (Organización Mundial de la Salud[OMS]). Debido a esta situación surgen interrogantes: ¿En qué aspectos afectaría si dejamos de quemar combustibles fósiles? ¿Es beneficioso y factible dejar de hacerlo? En este trabajo de investigación estableceremos una postura frente al tema planteado.

Carbón:

Origen:

El termino carbón también puede definirse la sustancia fósil que resulta de la descomposición del material leñoso, el cual surgió de manera mayoritaria en el periodo Carbonífero (hace 350 millones de años). Precisamente por la acumulación de restos vegetales, cubiertos por el agua y resguardado del aire por un largo periodo de tiempo, en el cual es recubierto de arcilla y arena. Este está compuesto mayoritariamente por hidrogeno y oxígeno, aunque dentro de su composición también se encuentra el azufre, nitrógeno entre otros elementos..

Características:

Los tipos de carbón son muy variados y su clasificación suelen variar dependiendo de los países que la producen. Sin embargo, se puede clasificarlos en dos clases. muy concretas:

1-. Carbón vegetal: Se produce por medio de la carbonización de la leña y residuos vegetales a altas temperaturas (400-700°C) en un ambiente con ausencia de aire. Por lo general es usado como combustible, aprovechando que tiene un 98% de contenido de carbono.

2-. Carbón mineral: Se produce por la descomposición de materia orgánica vegetal y la acción de bacterias anaeróbicas en un periodo largo de tiempo. Por lo general se pueden encontrar de manera muy variada en minas y pozos.

2.1 Turba: Es uno de los primeros tipos que se obtiene en la extracción. Posee un 55% de proporción de carbón, por lo que posee poco poder calorífico.

2.2 Lignito: Se produce tras reducir su cantidad de agua presente en la turba a través de la compresión, lo cual genera una textura áspera y gruesa. Posee entre un 60-70% de proporción de carbón.

2.3 Hulla: Se produce al comprimir el lignito, lo que genera que sea una textura gruesa y dura. Posee entre un 75-85% de proporción de carbón. Además, en este punto su poder calorífico es alto.

2.4 Antracita: Se produce por medio tratamientos que se hacen a la hulla, lo que provoca que tenga una textura muy dura. Posee un 95% de proporción de carbón, por lo cual posee el poder calorífico más alto de todos.

EXTRACCIÓN:

El proceso de extracción del carbón se realiza principalmente mediante dos métodos, en superficie o “a cielo abierto” y mediante la extracción subterránea o “de profundidad”. Por lo general, el método a utilizarse depende del tipo de suelo donde se encuentre el carbón.

Extracción subterránea:

En este método de extracción supone una gran dificultad, dependiendo de la geografía del suelo o de la cantidad de gases tóxicos que se encuentran en el interior de la mina. La extracción subterránea puede realizarse a su vez mediante dos métodos, la extracción mediante pilares y la extracción por tajos largos.

La extracción mediante pilares, se realiza cortando “salas” en la parte veta del carbón y dejando “pilares” de carbón para sujetar el techo de la mina. Posteriormente se van extrayendo los pilares de carbón conforme se van retirando los trabajadores.

La extracción por tajos largos, se realiza extrayendo el carbón por secciones haciendo uso de rasgadoras-cargadoras mecánicas.

Extracción de superficie:

Este método de extracción supone menos dificultades para los trabajadores, Sin embargo, las consecuencias en el entorno donde se utiliza este método son mayores que en donde se realiza una extracción subterránea, no obstante, si se toman las medidas necesarias el impacto que genere este método puede ser casi nulo.

La extracción se realiza explotando grandes zonas del área de la mina, el material producido por las explosiones es retirado mediante el uso de máquinas. posteriormente, cuando la veta de carbón esté expuesta, se perfora y extrae el carbón de manera sistemática y en forma de tiras.

Uso y aplicaciones:

El carbón se usa generalmente como un combustible y cuya popularidad se incrementó en la revolución industrial. Pero anteriormente, ya se utilizaba como combustible para las cocinas, específicamente el carbón vegetal. Sin embargo, hoy su uso es más variado y su uso depende de las características que tiene el carbón.

Carbón vegetal, actualmente es uno de los más comercializados y se demanda mucho en el ámbito culinario, ya que son esenciales para la preparación de algunas comidas.

La turba y el lignito, al poseer bajo poder calorífico no se pueden usar como combustible y no se le puede encontrar muchos usos. Sin embargo, sus empleabilidades están más enfocados en la jardinería como fertilizantes o en las labores domésticas.

La hulla, por su parte, al tener bastante poder calorífico es utilizado para producir electricidad en las centrales térmicas. Además, en base a este se produce coque el cual es utilizado como combustible en los hornos industriales, como reductor en las siderúrgicas y para la producir otras sustancias químicas.

Por último, se tiene a la antracita, que al igual que la hulla es muy utilizada en las centrales térmicas para producir electricidad. Aunque también se usan en menor medida para elaborar artefactos como micrófonos, entre otros.

Impacto ambiental:

El impacto que produce en uso del carbón en el medio ambiente se debe a diversas razones, como su uso, consecuencias de su extracción, sus beneficios que genera en la sociedad, entre otros.

En su momento el uso del carbón significó que se pudiera lograr grandes beneficios para la sociedad, precisamente en la primera revolución industrial. Sin embargo, actualmente su uso es uno de los principales responsables del calentamiento global y el efecto invernadero. Los métodos de extracción del carbón afectan el suelo de donde se hará la extracción, los cuerpos de agua que hay en su alrededor, el aire de la zona y los animales que comparten el ecosistema. Además, su uso masivo como combustible en las industrias eléctricas y siderúrgicas liberan una gran cantidad de gases tóxicos al ambiente.

Pese a la magnitud de sus efectos, el carbón sigue siendo de vital importancia para el mantenimiento de la economía y desarrollo de los países. Esto provoca dificultades para dejar de usar el carbón y reemplazarlos por nuevas fuentes de energías renovables, la cual se está dando de manera muy lenta.

Poder calorífico:

Es la cantidad de energía en forma de calor generado por cada kilogramo, metro cubico de combustible que se quema por completo en la reacción a condiciones normales. El poder calorífico del carbón oscila entre los 24 a 35 MJ/K.

Petróleo:

Origen:

La teoría más aceptada con respecto al origen de este hidrocarburo es la cual sostiene que se originó a partir de los restos en descomposición acumulados que existieron millones de años atrás debajo de los océanos o continentes y sometidos a procesos químicos, de presión y temperatura. A partir de estos grandes depósitos de materia orgánica, principalmente de origen vegetal y animal que se acumulaban en lo más profundo del mar, las bacterias proceden a descomponerlos en gases y materias que son solubles en agua. Con el paso de los milenios, lo que antes fue el fondo del mar o de un lago quedó sepultado por sedimentos minerales, a veces con una nueva materia orgánica, dependiendo de los procesos que sucedieron en la superficie. Este proceso produjo el aumento de la presión y temperatura. Al alcanzar determinados valores de presión y temperatura, además de la ausencia de oxígeno, la materia orgánica contenida en el antiguo lecho acuático comenzó poco a poco transformándose en otras sustancias. Millones de años más tarde, la materia orgánica terminó convertida en petróleo.

Características:

El petróleo está constituido por una mezcla de hidrocarburos (compuestos orgánicos de carbono e hidrógeno), se presenta en diversas partes de la naturaleza y en fases como sólido, líquido y gaseoso, que dichos cambios de fase se deben principalmente por el efecto de la temperatura y la presión.

Además, sus propiedades físicas de este hidrocarburo son que es un líquido viscoso cuyo color varía entre amarillo y pardo obscuro hasta negro, y tiene un olor muy particular que lo hace fácil de reconocer.

El petróleo se encuentra clasificado en 3 tipos basándose en su  gravedad API, es decir, según la densidad (viscosidad y fluidez) del crudo en comparación con el agua a temperaturas iguales, y son las siguientes:

1. Crudo liviano o ligero: Presenta grado API por encima de 31,1 °. Cuenta con una gran concentración de hidrocarburos de bajo peso molecular, lo cual lo hace fácil de transportar y de extracción. Con este tipo de petróleo, se busca obtener la mayor cantidad de combustible posible en forma de Diesel, queroseno y gasolina.
2. Crudo mediano o medio: Presenta grado API entre 29,9 y 22°. También se caracteriza por su facilidad de transporte y de extracción. Pero con este petróleo, se busca obtener la mayor cantidad de combustible posible para obtener combustible y materias primas para polímeros y parafinas.
3. Crudo pesado: Presenta grado API entre 21.9 y 10°. Cuenta con una gran concentración de hidrocarburos de mediano peso molecular, lo cual lo hace complicado de transportar. Con este tipo de petróleo se obtiene gran cantidad de parafinas, polímeros, aceites y combustibles.

Crudo extrapesado: Presenta grado API menor a 10°. Cuenta con menos concentración de hidrocarburos con mayor peso molecular, lo cual lo hace más pesado y difícil de transportar. Con este tipo de petróleo se obtienen principalmente aceites, parafinas y polímeros.

Extracción:

Luego de encontrar los yacimientos y evaluar la viabilidad del proyecto de extracción del petróleo. Los principales métodos de extracción que se usan son los siguientes:

• El primer método que es llamado convencional consiste en usar una barra pesada anexada a un tubo de mayor peso o también una torre, y estas dos a su vez estaban enlazadas un cable de soporte para a partir de cierta distancia dejarla caer para así triturar las rocas y formaciones y obtener un hoyo profundo.
• El método no convencional realiza el mismo procedimiento que el convencional, con la diferencia que este se usa en casos en los cuales el petróleo se encuentra aislado o muy poco comunicados y para eso se realizan perforaciones horizontales.

Usos y aplicaciones:

El petróleo es una de las más importantes fuentes de energía en el mundo moderno, y a partir de los procesos de refinación es que se generan una gran diversidad de productos. El petróleo es importante para la economía, y esto es debido a sus usos que la población le ha asignado.

1. Generación de energía: Debido a su alta densidad energética, el petróleo es útil como combustible y es utilizado para el transporte, la agricultura, la industria, como generación de corriente eléctrica y para uso doméstico.
2. Fabricación de petroquímicos: Esta industria se encarga principalmente de obtener derivados a partir de la destilación del petróleo. Los principales productos obtenidos a partir de este proceso son: plásticos, productos farmacéuticos, el caucho sintético, etc.

Impacto Ambiental:

Si bien el petróleo ayuda a facilitar diversas actividades que realizamos diariamente, cabe mencionar que impacta negativamente no solo en el ambiente, sino también a la misma población si es que no se extrae o se utiliza sin precaución alguna. Algunos de los principales efectos negativos del petróleo que es necesario tener en cuenta:

• El primer impacto que genera el derrame de petróleo en los ecosistemas acuáticos es que obstruye el paso de los rayos solares, lo cual es importante para la vegetación, como las algas y fitoplancton, que son alimento esencial para las especies marinas. Como consecuencia de esto, la cadena alimenticia se ve afectada.
• Las especies marinas sufren envenenamiento debido a la gran toxicidad del crudo.
• Parte del petróleo que termina en los mares se evapora y pasa a convertirse en partículas que pueden introducirse en el cuerpo de las personas o de las especies marinas a través de las vías respiratorias o la piel.

La extracción del petróleo se ha convertido en una causa principal de la deforestación de grandes áreas de bosque tropical, ya que en esos lugares suelen encontrarse grandes depósitos de este hidrocarburo.

Poder calorífico:

Se define como la energía que entrega un kilogramo o metro cúbico de combustible después de la oxidación. El poder calorífico del petróleo crudo es de 6,122 (MJ/bl).

Gas natural:

Origen:

El gas natural es un combustible fósil que se encuentra en la naturaleza en yacimientos subterráneos compuestos principalmente por metano y otros hidrocarburos gaseosos. Estos yacimientos se formaron hace millones de años a partir de restos de organismos marinos y terrestres que se depositaron en el fondo de mares y lagos y fueron sometidos a altas presiones y temperaturas durante largos periodos de tiempo.

A medida que estos sedimentos se depositaban en el fondo de las cuencas, eran cubiertos por capas de roca y tierra, lo que generaba una presión creciente sobre el material orgánico. Al mismo tiempo, las altas temperaturas y la acción de las bacterias provocaron que los restos se descompusieran y se convirtieran en hidrocarburos, entre los cuales se encuentra el gas natural.

Características:

Es un combustible fósil formado por la descomposición de materia orgánica. Este se compone principalmente de metano (CH₄), pero también contiene otros hidrocarburos como etano (C₂H₆), propano (C₃H₈) y butano (C₄H₁₀). Es un gas más ligero que el aire, por lo que tiende a elevarse si se escapa de un conducto o tubería. Es considerado un ¨combustible limpio ̈ ya que es menos contaminante que otros combustibles fósiles como el petróleo o el carbón, ya que emite menos dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.

Extracción:

Para realizar la extracción de este combustible, lo primero que se debe hacer es analizar las zonas donde hay una acumulación de hidrocarburos gaseosos a través de estudios y exploraciones. Luego en los yacimientos localizados previamente, se realiza la extracción mediante la perforación de pozos en la tierra donde se encuentra atrapado en formaciones rocosas porosas conocidas como yacimientos de gas. Una vez que se ha perforado el pozo, se utiliza un proceso llamado fracturación hidráulica para liberar el gas. Este proceso implica inyectar una mezcla de agua, arena y productos químicos a alta presión en la roca para crear pequeñas grietas, lo que permite que el gas fluya hacia el pozo.

Una vez que se ha extraído el gas natural, se transporte a través de tuberías a plantas de procesamiento donde se elimina el agua y otros contaminantes, y se separa de otros hidrocarburos, como el petróleo y los líquidos de gas natural.

Usos y aplicaciones:

El gas natural tiene múltiples usos y aplicaciones en distintos sectores y ámbitos, entre los cuales se destacan:

Sector energético: el gas natural es utilizado principalmente como combustible para la generación de electricidad y como combustible para calefacción y refrigeración. También es empleado en la producción de vapor para procesos industriales.

Transporte: el gas natural comprimido (GNC) es utilizado como combustible en vehículos, especialmente en aquellos que realizan recorridos cortos y tienen un uso intensivo, como taxis y autobuses.

Industria: el gas natural se utiliza como combustible en procesos térmicos y para la generación de vapor en la industria química, petroquímica, siderúrgica, alimentaria, textil y cerámica, entre otras.

Hogares y edificios: el gas natural es usado como combustible para calefacción, agua caliente sanitaria, cocinar y secar la ropa. Es una alternativa más limpia y eficiente que otros combustibles.

Comercial: el gas natural es utilizado en los negocios y establecimientos comerciales para calefacción, iluminación, aire acondicionado, cocinar y en procesos que requieren calor, como la producción de vapor.

Agricultura: el gas natural es utilizado en la agricultura para la preparación y secado de la tierra, para la producción de alimentos, para la fumigación y para la generación de energía en establecimientos rurales.

Medio ambiente: el gas natural es considerado como una alternativa más limpia y menos contaminante que otros combustibles fósiles, lo que lo convierte en una buena opción para reducir la huella de carbono y mitigar el cambio climático.

IMPACTO AMBIENTAL:

El gas natural tiene un impacto ambiental positivo en comparación con otros combustibles fósiles, ya que su quema emite menos dióxido de carbono y otros contaminantes. Sin embargo, su producción y transporte pueden tener impactos negativos. La extracción de gas natural puede afectar el medio ambiente y la biodiversidad local, ya que se requiere la excavación de pozos y la construcción y operación de instalaciones de procesamiento. Además, el proceso de fracking utilizado para extraer algunos tipos de gas natural puede contaminar el agua subterránea y el suelo. El transporte del gas natural puede generar emisiones de gases de efecto invernadero debido al uso de camiones, barcos y tuberías para su transporte. Sin embargo, las emisiones de gases de efecto invernadero son significativamente menores que las generadas por el transporte de petróleo crudo.

En general, el gas natural tiene un impacto ambiental relativamente bajo en comparación con otros combustibles fósiles, pero aun así puede tener efectos negativos en el medio ambiente. Por lo tanto, se requieren políticas efectivas para minimizar los impactos ambientales de la producción y el transporte de gas natural.

 

Poder calorífico:

El poder calorífico del gas natural es de aproximadamente 38 megajoules por metro cúbico (MJ/m³) o 10.6 kilovatios hora por metro cúbico (kWh/m³). Esto significa que, al quemar un metro cúbico de gas natural, se libera suficiente energía térmica para generar 10.6 kWh de electricidad o para calentar un espacio de tamaño medio durante varias horas.

Postura:

1. Análisis crítico de las ventajas y desventajas de que se detenga la quema de combustibles fósiles:

El uso de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) es común e importante en la actualidad, ya que, son las principales fuentes de energía de las sociedades. Sin embargo, el impacto ambiental que produce el quemar estos combustibles fósiles y considerando las nuevas fuentes de energía que han ido apareciendo, es algo que no se debe ignorar, especialmente sabiendo el estado actual en el que se encuentra el planeta. Para poder tomar la postura más adecuada, es necesario poder evaluar la ventajas y desventajas que traería consigo el dejar de quemar combustibles fósiles en la actualidad.

Ventajas de dejar de quemar combustibles fósiles:

Una de las principales ventajas que se tendría, sería una mayor conservación de ecosistemas. Ya que, para extraer estos combustibles se suelen requerir grandes extensiones de territorio y aplicar métodos que suponen un peligro para los ecosistemas cercanos al lugar de extracción. Otra ventaja sería el poder conservar estos recursos para no comprometer a las generaciones futuras. La sobre explotación de estos recursos para poder sostener a la industria energética ha provocado una reducción considerable en las reservas de estos recursos. Según el Colegio oficial de Ingenieros Industriales de Madrid solo quedarían reservas de carbón para 150 años, petróleo 42 años y gas natural unos 63 años (sin considerar las futuras reservas que se puedan ir encontrando). Adicionalmente, se reducirían las emisiones de gases de efecto invernadero y calentamiento global. La quema de combustibles fósiles a nivel mundial genera que se libere una gran cantidad de CO₂ y otros gases contaminantes a la atmosfera terrestre, lo cual ha generado un aumento de temperatura del planeta en 1.1°C durante la última década. Este dato es muy preocupante, considerando los resultados de la revista científica Science, en el que se estableció que un aumento de 5°C en el planeta provocó el fin de la última edad de Hielo. Sin embargo, actualmente ya se están tomando medidas para reducir la quema de combustibles fósiles, como el Protocolo de París, en donde se propone reducirlas emisiones de CO₂ a través del uso de energías renovables y así disminuir el calentamiento global.

Desventajas para que se detenga la quema de combustibles:

Una principal desventaja para que se detenga la quema de combustibles es que podría agudizar la crisis económica en el país, ya que este sector cuenta con gran cantidad de trabajadores.

El petróleo es muy usado como combustible de los transportes, es decir, sin la obtención de este recurso, el intercambio comercial entre las regiones del país sería más dificultoso e implicaría mayores costos de los productos por la dificultad de transporte.

Y, por último, el cambiar los combustibles por energía renovable sería costoso, lo cual países en vías de crecimiento.

2. Opinión como grupo, a favor o en contra de lo discutido en el vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=b_q3RU5Irnc

 

Ayuda con la emergencia climática

La utilización de los combustibles fósiles es una fuente de energía muy dañina para nuestro planeta, al generar CO₂ estamos dañando la capa de ozono y permitiendo almacenar gases invernadero. Por eso dejar el uso de combustibles fósiles sería de gran ayuda para combatir el calentamiento global que hoy en día llegó a un punto crítico para la población, flora y fauna del planeta; este cambio en el uso de las fuentes de energía puede ayudar a limitar el calentamiento global a 1,5°C.

El cambio paulatino de los combustibles fósiles como fuentes de energía

La fuente principal de energía (quema de combustibles fósiles) es muy utilizada en los sectores energéticos, estos sectores sirven para la producción, entrega y consumo de energía en sus diferentes formas, mejorando la calidad de vida de las personas, actualmente el suministro mundial de Energía es en un 80% la quema de combustibles fósiles y el 20% restante es en la energía renovable y nuclear.

Cambiar muy drásticamente nuestra principal fuente de energía afectaría mucho a las industrias y diferentes sectores energéticos, como se mencionó un 20% del suministro de energía es de las fuentes de energías renovables y nucleares, lo cual no lograría suministrar energía suficiente para el sector energético, teniendo como principal proveedor las industrias en Costa Rica, Noruega e Islandia que obtienen la mayoría de su energía de fuentes renovables; construyendo más centrales de energía limpia y poco a poco ir cambiando la fuente de energía en el uso industrial evitando alterar la economía y la calidad de vida de las personas.

En casi todo el mundo la quema de combustibles fósiles sostiene la mayor parte del proceso de extracción, producción y transportación de los productos. El cambio drástico de la fuente de energía afectaría la economía, las industrias de los países con mayor obtención de energía de fuentes renovables tendrían un dominio en la producción y seria la principal comercializador de las demandas de materias primas incrementando sus los precios; por eso el cambio paulatino de la fuente de energía principal permite una estabilidad en la economía, producción-demanda del país, además al utilizar energías renovables saldría más barato la producción de la materia, “la electricidad por fuentes fósiles cuesta entre 5 y 17 centavos de dólar por KWh, en comparación con la generación solar que promedia entre 3 y 6 centavos de dólar por KWh. Estudios arrojan una reducción en costo de la tecnología solar de más de 80% durante una década y casi 50% de disminución en costo de la tecnología eólica durante el mismo periodo” (Laboratorio Nacional de Energía Renovable).

Conclusión:

A partir de la información brindada anteriormente, si se debe dejar de usar los combustibles fósiles o en su defecto reducir en gran medida su uso. Sin embargo, el dejar de usarlo para reemplazarlo por otras fuentes de energía, se debe de hacer de manera paulatina. Ya que, de caso contrario provocaría una crisis global. Además, al realizar esa acción se estaría eliminado poco a poco el calentamiento global y el efecto invernadero, y los precios de los elementos obtenidos tendrían un menor costo.

Referencias:

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• El gas natural es una fuente de energía versátil y limpia que se puede utilizar en múltiples aplicaciones. A continuación, se presentan algunos de los principales usos y aplicaciones del gas natural con referencias:
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