Combustibles fósiles

Redactado por:

  • Fernando Ángel Álvarez Tejeda – 20192309
  • Gabriel Sebastian Aráoz Lozano – 20180818
  • Gabriel Jesús Espinoza Zubiate – 20190620
  • Patiy Li Yang – 20191294

 

¿Qué son los combustibles fósiles?

“Combustible” es una palabra formada a partir de raíces latinas. Su prefijo com- significa “completamente o globalmente”, la raíz -burere hace referencia a quemar y el sufijo -ble a la posibilidad pasiva.

Combustible es aquella sustancia que emite o desprende energía por medio de una combustión controlada, y que es capaz de transformar su contenido energético en trabajo, energía mecánica o energía térmica (Esparza 2001). Existen de distintos tipos y estos pueden clasificarse según su estado de agregación: sólido, líquido o gaseoso, acorde a González (2010):

  • Dentro de los combustibles sólidos encontramos al carbón (carbono en su alótropo grafito), madera, etc. Para ser usados, deben estar en la forma de un polvo muy fino, ya que podrían dañar las máquinas que los utilizan.
  • En cuanto a los combustibles líquidos, estos pueden ser minerales obtenidos por medio de la refinación del petróleo, destilación del cisto bituminoso o hidrogenación del carbón: aquí podemos encontrar al petróleo y sus derivados.
  • Por último, los gases son combustibles que forman con el aire una mezcla más homogénea, lo que contribuye a una mejor distribución en el espacio, aumentando así el rendimiento de la máquinas. Según su proceso de fabricación o extracción, pueden ser gases naturales, encontrados en lugares que contienen petróleo a gran profundidad del subsuelo; gases de gasógenos, obtenidos a través de la combustión del carbono y usados mayormente en automovilística; gases de subproducto, obtenidos mediante procesos destinados a producir coque o el proceso de producción de acero.

Una alternativa poco común serían los combustibles nucleares: materiales que, por medio de fisión o fusión de núcleos, pueden producir o liberar energía. Esta clase de combustión debe estar compuesto de elementos fisibles; es decir, el núcleo del elemento debe ser capaz de reaccionar con neutrones libres de cualquier clase de energía experimentando fisión. El elemento más usado entre los combustibles nucleares es el uranio.

Cada combustible posee un cierto poder calorífico, que es la cantidad de calor que estos liberan por unidad de volumen o de masa cuando se produce con ellos una reacción de combustión. 

Ventajas y desventajas del uso de combustibles fósiles

  • Ventajas
  1. La energía producida por los combustibles fósiles se emplea de forma extensa a lo largo y ancho del planeta, lo que la ha consolidado como un proceso común y validado de generación de energía eléctrica a nivel mundial. Por esta razón, la extracción de combustibles fósiles suele ser relativamente sencilla, al igual que el transporte y el almacenamiento de estos. Asimismo, debido a la masificación de los procesos de extracción, infraestructura y transporte, los costos asociados a la energía fósil resultan considerablemente más bajos en comparación con otras fuentes de energía alternativa. (Torres s/f)

Figura 1. Comparación del costo nivelado de energía. (LAZARD  2018)

  1. En la actualidad, son la principal fuente de energía en las sociedades debido a que, además de presentar un costo de producción relativamente bajo, presentan un gran potencial energético, por lo cual son empleados en múltiples sectores, tales como:
  • Residencial. Derivados del petróleo y del gas natural pueden ser utilizados en equipos como el calefón, la cocina, la garrafa, el generador eléctrico, entre otros.
  • Comercial. Pueden utilizarse en forma similar al residencial pero a mayor escala. Por ejemplo, en sistemas de calefacción central.
  • Agropecuario. Se utilizan para los equipos que generan aire caliente en invernaderos, para las bombas de riego, la maquinaria que trabaja la tierra, entre los principales.
  • Industrial. El gas natural es utilizado en maquinarias de producción, como por ejemplo en hornos, secadoras o calderas.
  • Transporte. Derivados del petróleo y del gas natural son empleados como combustible para los automotores, para facilitar una combustión más limpia de los motores o como refrigerante.
  1. El uso histórico de las fuentes de energía más baratas y concentradas es una de las causas más directas del crecimiento económico y aún más importante, mejora considerablemente la condición humana. En pocas palabras, mejores fuentes de energía aumentan la productividad. Este efecto es enorme, la energía generada a bajo costo y de manera abundante ayuda a levantar a las naciones de la pobreza (Bembibre 2011).
  2. En el caso del gas natural, este emite de un 50 a un 60 por ciento menos de CO2 cuando se combustiona en una nueva planta de energía de gas natural comparado a las emisiones típicas de una planta de carbón. Así, el gas natural implica una combustión más limpia en comparación con otros combustibles fósiles. Se estima que 10.000 viviendas americanas que funcionan  con gas natural en vez del carbón evitan unas emisiones anuales de 1.900 toneladas de óxido de nitrógeno, 3.900 toneladas de SO2 y 5.200 toneladas de partículas. Reducir esas emisiones se convierten en beneficios para la salud pública, ya que esos contaminantes se han relacionado con problemas como el asma, bronquitis, cáncer de pulmón y más (Ramírez s/f). 

Figura 2. Emisiones de dióxido de carbono de varios combustibles (Volker Quaschning 2015)

  1. Desventajas
  1. Los combustibles fósiles son una fuente de energía no renovable, es decir, su capacidad de regeneración es casi nula. Por esta razón, es evidente que las reservas de combustibles fósiles se agotarán en algún futuro no muy lejano. Así, al desaparecer desaparecerá también la fuente principal de energía mundial, lo cual dará como resultado la mayor crisis económica de la historia debido a que gran parte de nuestro desarrollo económico está relacionado con los combustibles fósiles (Ballenilla 2005). 
  2. El empleo de esto combustibles ocasiona deterioros medioambientales graves. 
  • Efecto invernadero. Los gases que se producen a partir de la quema de combustibles fósiles se acumulan en la atmósfera. Estos gases absorben la radiación infrarroja que emite la tierra hacia el espacio. Por esta razón, a mayor sea la concentración de estos gases en la atmósfera, mayor será la temperatura de la atmósfera lo que se traduce como calentamiento global. 
  • Lluvias ácidas. Los óxidos de nitrógeno y azufre provenientes de las impurezas de los combustibles fósiles, principalmente del carbón y derivados del petróleo, reaccionan con el agua de la atmósfera y generan ácidos nítrico y sulfúrico y esto tienen un impacto directo en la agricultura. 
  • Contaminación de bosque, ríos y mares.  Ocasionado principalmente por la manipulación y transporte de petróleo, pues es bastante común que ocurran accidentes en cualquiera de estos dos procesos y el ecosistema en el cual ocurre dicho accidente se ve extremadamente perjudicado.

Figura 3. Derrame de petróleo en la Amazonía, en el distrito de Urarinas, Loreto. (Franciskovic 2016)

La distribución de estos combustibles es desigual. Por tal motivo, se han generado diversos conflictos por el control de zonas en las que existan yacimientos de combustibles fósiles.   

Empleo industrial de los combustibles fósiles

  • Centrales termoeléctricas: A día de hoy, se siguen utilizando combustibles fósiles masivamente para la producción de energía eléctrica. El carbón y el petróleo son principales en el funcionamiento de plantas termoeléctricas, las cuales funcionan por su combustión al evaporar agua e impulsar turbinas de vapor en el proceso. Este movimiento convierte la energía térmica en trabajo que, a su vez, es transformado en corriente eléctrica. En el siguiente gráfico, observamos más claramente su funcionamiento:

Figura 4. Diagrama de funcionamiento de una planta termoeléctrica de combustión de carbón. (Sulzer Ltd. s/f)

OSINERGMIN informó pocos años atrás que el balance energético del Perú depende mayoritariamente de barriles de petróleo y carbón mineral (2014: 37-38), lo que realza su uso industrial para la electricidad.

Obtención de combustibles refinados y residuos: el petróleo crudo se puede refinar con procesos petroquímicos para obtener un derivado principal: gasolina y diésel, que son combustibles ampliamente utilizados en automovilística. Subproductos de estos procesos pueden ser utilizados igualmente. Existen procesos físicos conservativos, como la destilación o topping, en el que se recuperan las fases con distintos puntos de ebullición del petróleo (Universidad Tecnológica Nacional s/f).

En una planta petrolífera, el crudo o petróleo sin refinar es llevado a una torre de fraccionamiento, donde se calienta progresivamente y se recuperan los componentes deseados del petróleo en estado gaseoso (Universidad Tecnológica Nacional s/f). Al condensarse, por ejemplo, nafta de bajo octanaje (porcentaje de octano en mezcla), se la reforma en un proceso catalítico y se obtiene gasolina (Oiltanking 2019). Otros productos como bitumen y diésel se obtienen por el mismo fraccionamiento (Universidad Tecnológica Nacional s/f).

    • La gasolina puede ser mejorada mezclándola con otros hidrocarburos livianos o naftas. Para mayor información: vídeo sobre incremento de octanaje y mezcla de combustibles (GlobeCore s/f).

Energía doméstica con gas natural: El gas natural obtenido de reservas subterráneas es procesado para extraer los hidrocarburos de la mezcla que no sean metano (CH4). Al final, el gas obtenido (gas natural seco) se puede utilizar como una fuente energética más sostenible y menos contaminante que otros combustibles fósiles (Energy Information Administration 2018).

Figura 5. Fuente de extracción de gas natural en Turkmenistán. (Instituto de Estrategia 2019)

El beneficio del gas natural, aparte de la ya mencionada baja emisión de gases invernaderos, es que se puede utilizar directamente como combustible para aparatos domésticos, en otras palabras, se puede calentar el agua de una terma, generar energía para una lavadora o una cocina al utilizar únicamente combustión de gas natural. También es empleado industrialmente como catalítico en la producción de reservas de amoniaco, y puede ser utilizado como base en la producción de otros compuestos orgánicos, como etanol (CH3CH2OH) o formaldehído (H2C=O) (Atwater y otros 2019).  Adicionalmente, en términos de seguridad energética, el gas natural se distribuye por tuberías subterráneas que pueden subsistir en medio de eventos meteorológicos fuertes, como tormentas o nevadas (IGS s/f).

 

Referencias

ATWATER, Gordon y otros

Natural gas | Definition, Discovery, Reserves & Facts. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://www.britannica.com/science/natural-gas/Location-of-major-gas-fields

 

BALLENILLA, Fernando

2005 “La sostenibilidad desde la perspectiva del agotamiento de los combustibles fósiles, un problema socio-ambiental relevante”. Revista Investigación en la Escuela, volumen MMV, número 55, pp. 73-87. Consulta: 10 de setiembre de 2019.

https://idus.us.es/xmlui/handle/11441/61154

 

ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION

Natural gas explained. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://www.eia.gov/energyexplained/natural-gas/

 

ESPARZA, Felix

2001 ”Combustibles sólidos, líquidos y gaseosos”. En Bomberos de Navarra, pp. 25-34. Consulta: 9 de setiembre de 2019.

http://www.bomberosdenavarra.com/documentos/ficheros_documentos/combustibles.pdf

 

FRANCISKOVIC, Millitza

2016 “Nuevo derrame de petróleo en la Amazonía”. En Pólemos. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

http://polemos.pe/nuevo-derrame-petroleo-la-amazonia/

 

GAETE-MORALES, Carlos y otros

2019 “Life cycle environmental impacts of electricity from fossil fuels in Chile over a ten-year period”. Journal of Cleaner Production, s/l, volumen CCXXXII, pp. 1499-1512. Consulta: 5 de setiembre de 2019.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095965261931916X?via%3Dihub

 

GONZALES, Mónica

2010 “Clasificación de los combustibles”. En La Guía: Química. Consulta: 9 de setiembre de 2019.

https://quimica.laguia2000.com/general/clasificacion-de-los-combustibles

 

GLOBECORE

2017 Fuel blending and increasing of gasoline octane number [videograbación]. Oldenburg: productora desconocida.

https://www.youtube.com/watch?v=EYmIF29RZUs

 

IGS

What Are Advantages of Natural Gas?. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://www.igs.com/energy-resource-center/energy-101/what-are-the-natural-gas-advantages

 

INSTITUTO DE ESTRATEGIA

2019 “Turkmenistán reinicia la exportación de gas natural a Rusia”. En Instituto de Estrategia. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

http://www.institutodeestrategia.com/articulo/eurasia/turkmenistan-reinicia-exportacion-gas-natural-rusia/20190416131524023243.html

 

LAZARD

2018 Lazard’s levelized cost of energy analysis-version 12.0. s/l. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://www.lazard.com/media/450784/lazards-levelized-cost-of-energy-version-120-vfinal.pdf

 

LENNTECH 

Combustibles fósiles: características, origen, aplicaciones y efecto de los combustibles fósiles. Consulta: 9 de setiembre de 2019.

https://www.lenntech.es/efecto-invernadero/combustibles-fosiles.htm 

 

OILTANKING

Gasolina | Glosario. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://www.oiltanking.com/es/publicaciones/glosario/detalles/term/gasolina.htm

 

OSINERGMIN

2015 Balance de energía nacional 2014 [informe]. Lima. Consulta: 5 de setiembre de 2019.

https://www.osinergmin.gob.pe/seccion/centro_documental/hidrocarburos/Publicaciones/BALANCE%20DE%20ENERG%C3%8DA%20EN%20EL%20PERU%202014.pdf

 

SULZER LTD.

Generación de energía por combustión de carbón. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://www.sulzer.com/es-es/spain/applications/power-generation/fossil/coal-fired-power-generation

 

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL

s/f “Destilación del petróleo”. Material del seminario Cátedra de Tecnología Industrial II. Rosario: Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rosario.

https://www.modeladoeningenieria.edu.ar/images/procesos2/material_de_apoyo/DESTILACIONDELCRUDO.pdf

 

QUASCHNING, Volker

Specific carbon dioxide emissions of various fuels. Consulta: 12 de setiembre de 2019

https://www.volker-quaschning.de/datserv/CO2-spez/index_e.php

 

Bibliografía

BEMBIBRE, Cecilia

Petróleo. Consulta: 8 de setiembre de 2019.

https://www.importancia.org/petroleo.php

 

BIOENCICLOPEDIA

Combustibles fósiles. Consulta: 8 de setiembre de 2019.

https://www.bioenciclopedia.com/combustibles-fosiles/

 

GRUPO BANCO MUNDIAL

Producción de electricidad a partir del carbón (% del total). Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://datos.bancomundial.org/indicador/EG.ELC.COAL.ZS

 

OILTANKING

Petróleo crudo | Glosario. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

https://www.oiltanking.com/es/publicaciones/glosario/detalles/term/petroleo-crudo.html

 

PORTILLO, Germán

Combustibles fósiles. Consulta: 8 de setiembre de 2019.

https://www.renovablesverdes.com/combustibles-fosiles/

 

RAFFINO, María

Combustibles Fósiles. Consulta: 8 de setiembre de 2019.

https://concepto.de/combustibles-fosiles/#ixzz5yzSrcqRm

 

RAMÍREZ, Manuel

La energía del gas natural también produce contaminación. Consulta: 8 de setiembre de 2019.

https://www.renovablesverdes.com/el-gas-natural-tambien-produce-contaminacion/

 

REDACCIONES

Combustibles fósiles: Qué son, tipos. usos. Consulta: 8 de setiembre de 2019.

https://cumbrepuebloscop20.org/energias/combustibles/fosiles/

 

TENARIS

Centrales eléctricas a Carbón – Generación de energía. Consulta: 12 de setiembre de 2019.

http://www.tenaris.com/es-ES/products/powergeneration/coalfiredpowerplants.aspx

 

TORRES, Julia

Energía Convencional: Características, Tipos, Ventajas. Consulta: 8 de setiembre de 2019.

https://www.lifeder.com/energia-convencional/