Recursos energéticosy contaminación

Capítulo 19

Recursos energéticos y contaminación

Recursos energéticos
Se presenta aquí una descripción de la problemática de los recursos energéticos, particularmente en lo que concierne a su conversión, almacenamiento, utilización y efectos residuales. Aunque esta problemática es más general (aplicable P.e. a los recursos minerales o a los recursos alimenticios), se trata aquí aplicada ala ingeniería energética y sobre todo en relación con las máquinas térmicas de producción de potencia por combustión, pues ellas son las consumidoras de la mayor proporción de los recursos energéticos primarios y las mayores productoras de residuos contaminantes. Ya se sabe que la energía es una propiedad escalar aditiva de un sistema, asociada a la homogeneidad de la variable tiempo y dependientede las posiciones y velocidades de las partículas microscópicas que lo integran, tal que en las evoluciones aisladas permanece constante, y al transvasarse de un sistema cerrado a otro se manifiesta en forma de trabajo y de calor. Las transformaciones energéticas de mayor interés en la utilización de recursos energéticos y en la generación de contaminantes van asociadas a transformacionesquímicas de la materia, particularmente al proceso de combustión de materia fósil (carbón, petróleo y gas) con aire atmosférico. En este capítulo aparecen tantos datos (muchos de ellos todavía controvertidos), que en lugar de citar su procedencia detallada, se remite al lector a dos grandes resúmenes recientes: "World Resources 1990-91", World Resources Institute, Oxford Univ. Press, 1990, y "La energíaque la Tierra necesita", número monográfico de Investigación y Ciencia de Nov. 1990. El balance energético de la biosfera (esa delgada capa esférica en la superficie terrestre de unos 10 km de espesor entre altura y profundidad), considerando que su masa no varía (pese al ligero escape de gas en la alta atmósfera), y que su temperatura media anual permanece constante (=15 OC), será:

donde bastaconsiderar las variaciones de energía interna debidas a las reacciones químicas (energía fósil, incluyendo la fotosíntesis) y nucleares, es decir:

l. Martínez: TERMODINAMICA BASICA Y APLICADA

siendo ambos términos negativos porque el consumo de energía fósil por combustión es muy superior a la generación de energía fósil por fotosíntesis, y por no haber creación de energía nuclear. Hay quetener presente que de los valores anteriores sólo la explotación de combustible fósil y nuclear está mayoritariamente aprovechada por el hombre. Los flujos de calor de la biosfera con el resto del universo son el recibido del interior de la Tierra (geotérmico) y el balance de radiaciones térmicas con el espacio exterior, que se puede poner así:

donde la absorción es un 70% de la radiación solarincidente en la estratosfera (que es de 1370 W.m-2). De esta absorción un 30% pasa al ciclo hidrológico (evaporación), un 0,3% al ciclo eólico (vientos), un 0,2% al ciclo biológico (fotosíntesis) y el resto a energía térmica. El único flujo de trabajo a considerar es el debido al efecto de la atracción gravitatoria lunar y su movimiento relativo a la Tierra, que da lugar a las mareas, y cuyovalor es:

'

12

= 'bombeo s r a v i t a c i o ~ = 3.

El hombre viene aprovechando los recursos energéticos naturales para calentarse, alimentarse, ver, desplazarse y transformar el mundo que le rodea. Pero, tal como ocurre con los alimentos, no siempre la Naturaleza proporciona la cantidad y tipo de energía deseados en el lugar e instante en que se quisiera, por lo que debe establecerse laconsabida cadena de los bienes económicos: producción, transformación (si fuera necesario), almacenamiento en origen, transporte (distribución), almacenamiento en destino (que suele ser también necesario aquí) y consumo (y eliminación de residuos), donde también suele haber una etapa intermedia de almacenamiento.

A esta problemática logística se suma el hecho de que la tecnología actual...