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11.2: Fuentes de energía no renovables - Biología

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Combustibles fósiles

Combustibles fósiles proviene de la materia orgánica de plantas, algas y cianobacterias que fue enterrada, calentada y comprimida a alta presión durante millones de años. El proceso transformó la biomasa de esos organismos en los tres tipos de combustibles fósiles: petróleo, carbón y gas natural.

Petróleo (aceite)

El 37% del consumo energético mundial y el 43% del consumo energético de Estados Unidos proviene del petróleo. Los científicos y los responsables de la formulación de políticas a menudo debaten la cuestión de cuándo llegará el mundo pico de producción de petróleo, el punto en el que la producción de petróleo alcanza su máximo y luego declina. En general, se piensa que el pico del petróleo se alcanzará a mediados del siglo XXI, aunque hacer tales estimaciones es difícil porque se deben considerar muchas variables. Actualmente, las reservas mundiales son de 1,3 billones de barriles, es decir, quedan 45 años en el nivel actual de producción.

Impactos ambientales de la extracción y refinación de petróleo

Petróleo generalmente se encuentra a una o dos millas (1.6 a 3.2 km) por debajo de la superficie de la Tierra, ya sea en la tierra o en el océano. Una vez que se encuentra y extrae el petróleo, se debe refinar, lo que separa y prepara la mezcla de petróleo crudo en los diferentes tipos de gas, diesel, alquitrán y asfalto. La refinación de petróleo es una de las principales fuentes de contaminación del aire en los Estados Unidos por los hidrocarburos orgánicos volátiles y las emisiones tóxicas, y la principal fuente de benceno cancerígeno. Cuando el petróleo se quema como gasolina o diesel, o para producir electricidad o para generar calor en calderas, produce una serie de emisiones que tienen un efecto perjudicial sobre el medio ambiente y la salud humana:

  • Dióxido de carbono (CO2) es un gas de efecto invernadero y una fuente de cambio climático.
  • Dióxido de azufre (SO2) provoca lluvia ácida, que daña plantas y animales que viven en el agua, y aumenta o provoca enfermedades respiratorias y cardíacas, especialmente en poblaciones vulnerables como niños y ancianos.
  • Óxidos nitrosos (NOX) y los carbonos orgánicos volátiles (COV) contribuyen al ozono a nivel del suelo, que es irritante y daña los pulmones.
  • La materia particulada (PM) produce condiciones nebulosas en ciudades y áreas escénicas, y se combina con el ozono para contribuir al asma y la bronquitis crónica, especialmente en niños y ancianos. También se cree que las partículas muy pequeñas o “finas” penetran más profundamente en el sistema respiratorio y causan enfisema y cáncer de pulmón.
  • El plomo puede tener graves efectos en la salud, especialmente en los niños.

Hay otras fuentes nacionales de petróleo que se consideran recursos convencionales y se están agotando. Éstos incluyen Arenas bituminosas - depósitos de arena húmeda y arcilla con 1-2 por ciento de betún (petróleo espeso y pesado rico en carbono y pobre en hidrógeno). Estos se eliminan mediante la minería a cielo abierto (consulte la sección sobre carbón a continuación). Otra fuente es pizarra bituminosa, que es roca sedimentaria llena de materia orgánica que puede procesarse para producir petróleo líquido. Extraído mediante minería a cielo abierto o creando minas subterráneas, el esquisto bituminoso puede quemarse directamente como carbón o hornearse en presencia de hidrógeno para extraer petróleo líquido. Sin embargo, los valores netos de energía son bajos y son costosos de extraer y procesar. Ambos recursos tienen impactos ambientales severos debido a la minería a cielo abierto, el dióxido de carbono, el metano y otros contaminantes del aire similares a otros combustibles fósiles.

A medida que Estados Unidos intenta extraer más petróleo de sus propios recursos cada vez más escasos, están perforando aún más profundamente en la tierra y aumentando los riesgos ambientales. El mayor derrame de petróleo en los Estados Unidos hasta la fecha comenzó en abril de 2010 cuando ocurrió una explosión en la plataforma petrolera Deepwater Horizon que mató a 11 empleados y derramó casi 200 millones de galones de petróleo antes de que se pudiera detener la fuga resultante. La vida silvestre, los ecosistemas y los medios de vida de las personas se vieron afectados negativamente. Se gastó mucho dinero y grandes cantidades de energía en los esfuerzos inmediatos de limpieza. Aún no se conocen los impactos a largo plazo. La Comisión Nacional sobre el Derrame de Petróleo y la Perforación en Alta Mar de Deepwater Horizon se creó para estudiar qué salió mal.

La dependencia global del transporte del petróleo

Dos tercios del consumo de petróleo se dedica al transporte, proporcionando combustible para automóviles, camiones, trenes y aviones. Para los Estados Unidos y las sociedades más desarrolladas, el transporte está entretejido en el tejido de nuestras vidas, una necesidad tan central para las operaciones diarias como la comida o el refugio. La concentración de las reservas de petróleo en unas pocas regiones del mundo hace que gran parte del mundo dependa de la energía importada para el transporte. El aumento del precio del petróleo en la última década hace que la dependencia de la energía importada para el transporte sea un problema tanto económico como energético. Estados Unidos, por ejemplo, gasta ahora más de 350.000 millones de dólares anuales en petróleo importado, una fuga de recursos económicos que podría utilizarse para estimular el crecimiento, crear puestos de trabajo, construir infraestructura y promover avances sociales en el país.

Carbón

A diferencia del aceite, carbón es un sólido. Debido a su costo relativamente bajo y su abundancia, el carbón se usa para generar aproximadamente la mitad de la electricidad que se consume en los Estados Unidos. El carbón es la mayor fuente de energía de producción nacional. La producción de carbón se ha duplicado en los Estados Unidos durante los últimos sesenta años (Figura ( PageIndex {1} )). Las reservas mundiales actuales se estiman en 826.000 millones de toneladas, casi el 30% de ellas en Estados Unidos. Es un recurso de combustible importante que Estados Unidos controla a nivel nacional.

El carbón es abundante y barato, cuando se mira solo el costo de mercado en relación con el costo de otras fuentes de electricidad, pero su extracción, transporte y uso produce una multitud de impactos ambientales que el costo de mercado no representa realmente. El carbón emite dióxido de azufre, óxido de nitrógeno y mercurio, que se han relacionado con la lluvia ácida, el smog y problemas de salud. La quema de carbón emite mayores cantidades de dióxido de carbono por unidad de energía que el uso de petróleo o gas natural. El carbón representó el 35% de las emisiones totales de dióxido de carbono de los Estados Unidos liberadas a la atmósfera de la Tierra en 2010. La ceniza generada por la combustión contribuye a la contaminación del agua. Parte de la minería del carbón tiene un impacto negativo en los ecosistemas y la calidad del agua, y altera los paisajes y las vistas panorámicas (como ocurre con la minería en la cima de una montaña).

También existen efectos y riesgos importantes para la salud de los mineros del carbón y de quienes viven en las proximidades de las minas de carbón. La minería subterránea tradicional es peligrosa para los mineros debido al riesgo de quedar atrapado o morir. Durante los últimos 15 años, la Administración de Salud y Seguridad en Minas de EE. UU. Ha publicado el número de muertes de trabajadores mineros y ha variado de 18 a 48 por año. Veintinueve mineros murieron el 6 de abril de 2010 en una explosión en la mina de carbón Upper Big Branch en West Virginia, lo que contribuyó al aumento de muertes entre 2009 y 2010. En otros países, con menos regulaciones de seguridad, los accidentes ocurren con más frecuencia. En mayo de 2011, por ejemplo, tres personas murieron y 11 quedaron atrapadas en una mina de carbón en México durante varios días. También existe el riesgo de contraer enfermedad del pulmón negro (neumoconiosis). Esta es una enfermedad de los pulmones causada por la inhalación de polvo de carbón durante un largo período de tiempo.. Provoca tos y dificultad para respirar. Si se detiene la exposición, el resultado es bueno. Sin embargo, la forma complicada puede causar dificultad para respirar que empeora cada vez más.

Minería en la cima de la montaña (MTM), aunque es menos peligroso para los trabajadores, tiene efectos particularmente perjudiciales sobre los recursos de la tierra. MTM es una práctica de minería a cielo abierto que implica la remoción de las cimas de las montañas para exponer las vetas de carbón y la eliminación de los desechos mineros asociados en los valles adyacentes. Esta forma de minería es muy dañina para el medio ambiente porque literalmente remueve las cimas de las montañas, destruyendo el hábitat existente. Además, los escombros de MTM se vierten en valles que entierran arroyos y otros hábitats importantes.

Gas natural

El gas natural cubre el 20% de las necesidades energéticas mundiales y el 25% de las necesidades de Estados Unidos. Gas natural se compone principalmente de metano (CH4) y es un gas de efecto invernadero muy potente. Hay dos tipos de gas natural. Gas biogénico se encuentra a poca profundidad y surge de la descomposición anaeróbica de materia orgánica por bacterias, como el gas de vertedero. Gas termogénico proviene de la compresión de la materia orgánica y del calor profundo bajo tierra. Se encuentran con petróleo en rocas de reservorio y con depósitos de carbón, y estos combustibles fósiles se extraen juntos.

El gas natural se libera a la atmósfera desde las minas de carbón, los pozos de petróleo y gas, y los tanques de almacenamiento de gas natural, las tuberías y las plantas de procesamiento. Estas fugas son la fuente de aproximadamente el 25% del total de las emisiones de metano de EE. UU., Lo que se traduce en el tres por ciento de las emisiones totales de gases de efecto invernadero de EE. UU. Cuando se produce gas natural, pero no se puede capturar y transportar económicamente, se "quema" o se quema en los pozos, lo que lo convierte en CO2. Esto se considera más seguro y mejor que liberar metano a la atmósfera porque el CO2 es un gas de efecto invernadero menos potente que el metano.

En los últimos años se ha identificado una nueva reserva de gas natural: los recursos de esquisto. Estados Unidos posee 2.552 billones de pies cúbicos (Tcf) (72,27 billones de metros cúbicos) de recursos potenciales de gas natural, y los recursos de esquisto representan 827 Tcf (23,42 tcm). A medida que aumentaron los precios del gas natural, se ha vuelto más económico extraer el gas del esquisto. La figura ( PageIndex {3} ) muestra la producción pasada y prevista de gas natural de EE. UU. Y las diversas fuentes. Las reservas actuales son suficientes para durar unos 110 años a la tasa de consumo estadounidense de 2009 (alrededor de 22,8 Tpc por año -645,7 bcm por año).

El gas natural es un combustible fósil preferido al considerar sus impactos ambientales. Específicamente, cuando se quema, mucho menos dióxido de carbono (CO2), los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre se omiten que en la combustión de carbón o petróleo. Tampoco produce cenizas ni emisiones tóxicas.

La producción de gas natural puede resultar en la producción de grandes volúmenes de agua contaminada. Esta agua debe manejarse, almacenarse y tratarse adecuadamente para que no contamine la tierra y los suministros de agua. La extracción de gas de esquisto es más problemática que las fuentes tradicionales debido a un proceso apodado fracking o fracturamiento de pozos, ya que requiere grandes cantidades de agua (Figura ( PageIndex {4} )). La técnica utiliza fluidos a alta presión para fracturar los depósitos de lutitas normalmente duros y liberar gas y petróleo atrapados dentro de la roca. Para promover el flujo de gas fuera de la roca, se incluyen pequeñas partículas de sólidos en los líquidos de fracturamiento para alojarse en las grietas de la lutita y mantenerlas abiertas después de que los líquidos se despresurizan. El uso considerable de agua puede afectar la disponibilidad de agua para otros usos en algunas regiones y esto puede afectar los hábitats acuáticos. Si no se gestiona correctamente, el fluido de fracturación hidráulica puede liberarse por derrames, fugas o varias otras vías de exposición. El fluido contiene sustancias químicas potencialmente peligrosas como ácido clorhídrico, glutaraldehído, destilado de petróleo y etilenglicol. Los riesgos del fracking se han destacado en la cultura popular en el documental Gasland (2010).

El gas crudo de un pozo puede contener muchos otros compuestos además del metano que se busca, incluido el sulfuro de hidrógeno, un gas muy tóxico. El gas natural con altas concentraciones de sulfuro de hidrógeno generalmente se quema, lo que produce CO2, monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y muchos otros compuestos. Los pozos y tuberías de gas natural a menudo tienen motores para hacer funcionar equipos y compresores, que producen contaminantes del aire y ruido adicionales.

Contribuciones del carbón y el gas natural a la generación de electricidad

En la actualidad, los combustibles fósiles utilizados para la generación de electricidad en los EE. UU. Son predominantemente carbón (44%) y gas natural (23%); el petróleo representa aproximadamente el 1%. La electricidad del carbón tiene sus orígenes a principios del siglo XX, cuando era el combustible natural de las máquinas de vapor dada su abundancia, alta densidad energética y bajo costo. El gas gatural es una adición posterior a la mezcla de electricidad fósil, llegando en cantidades significativas después de la Segunda Guerra Mundial y con su mayor crecimiento desde 1990. De los dos combustibles, el carbón emite casi el doble del dióxido de carbono que el gas natural para la misma producción de calor, lo que hace Contribuye significativamente en mayor medida al calentamiento global y al cambio climático.

El futuro del gas natural y el carbón

El desarrollo futuro del carbón y el gas natural depende del grado de preocupación pública y regulatoria por las emisiones de carbono, y del precio relativo y la oferta de los dos combustibles. Los suministros de carbón son abundantes en los Estados Unidos y la cadena de transporte desde las minas hasta las centrales eléctricas está bien establecida. El principal factor desconocido es el grado de presión pública y regulatoria que se ejercerá sobre las emisiones de carbono. Una fuerte presión regulatoria sobre las emisiones de carbono favorecería el retiro del carbón y la adición de centrales eléctricas de gas natural. Esta tendencia se ve reforzada por la reciente expansión dramática de las reservas de gas de esquisto en los Estados Unidos debido a los avances en la tecnología de perforación. La producción de gas natural de esquisto ha aumentado un 48% anual en los años 2006 a 2010, y se esperan más aumentos. La mayor producción estadounidense de gas de esquisto reducirá gradualmente las importaciones y eventualmente podría convertir a Estados Unidos en un exportador neto de gas natural.

La energía nuclear

La energía nuclear es la energía liberada por la desintegración radiactiva de elementos, como el uranio, que libera grandes cantidades de energía. Las plantas de energía nuclear no producen dióxido de carbono y, por lo tanto, a menudo se las considera un combustible alternativo (combustibles distintos de los combustibles fósiles). Actualmente, la producción mundial de electricidad a partir de la energía nuclear es de aproximadamente 19,1 billones de KWh, y Estados Unidos produce y consume aproximadamente el 22% de esa cantidad. La energía nuclear proporciona alrededor del 9% de la electricidad en los Estados Unidos (Figura ( PageIndex {7} )).

Existen desafíos ambientales con la energía nuclear. Extraer y refinar mineral de uranio y fabricar combustible para reactores requiere mucha energía. Además, las plantas de energía nuclear son muy caras y requieren grandes cantidades de metal, hormigón y energía para su construcción. El principal desafío ambiental para la energía nuclear son los desechos, incluidos los relaves de los molinos de uranio, el combustible de reactores gastado (usado) y otros desechos radiactivos. Estos materiales tienen una vida media radiactiva prolongada y, por lo tanto, siguen siendo una amenaza para la salud humana durante miles de años. los media vida de un elemento radiactivo es el tiempo que tarda el 50% del material en desintegrarse radiactivamente. La Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. Regula el funcionamiento de las plantas de energía nuclear y el manejo, transporte, almacenamiento y eliminación de materiales radiactivos para proteger la salud humana y el medio ambiente.

Por volumen, los residuos producidos por la extracción de uranio, llamados relaves de molinos de uranio, es el residuo más grande y contiene el elemento radiactivo radio, que se desintegra para producir radón, un gas radiactivo. Residuos radiactivos de actividad alta Consiste en combustible usado para reactores nucleares. Este combustible se encuentra en forma sólida que consiste en pequeños pellets de combustible en tubos largos de metal y debe almacenarse y manipularse con contención múltiple, primero enfriado por agua y luego en contenedores especiales de concreto o acero al aire libre que se enfrían por aire. No existe una instalación de almacenamiento a largo plazo para este combustible en los Estados Unidos.

Existen muchas otras precauciones reglamentarias que rigen la concesión de permisos, la construcción, la operación y el desmantelamiento de plantas de energía nuclear debido a los riesgos de una reacción nuclear incontrolada. El potencial de contaminación del aire, el agua y los alimentos es alto en caso de que ocurra una reacción incontrolada. Incluso cuando se planifica para los peores escenarios, siempre existen riesgos de eventos inesperados. Por ejemplo, el terremoto de marzo de 2011 y el posterior tsunami que azotó Japón provocaron la fusión del reactor en la central nuclear de Fukushima Daiichi, lo que provocó daños masivos en el área circundante.

Debate sobre la energía nuclear

Desde una perspectiva de sostenibilidad, la electricidad nuclear presenta un dilema interesante. Por un lado, la electricidad nuclear no produce emisiones de carbono, una gran ventaja sostenible en un mundo que enfrenta el cambio climático antropogénico. Por otro lado, la electricidad nuclear produce desechos peligrosos que i) deben almacenarse fuera del medio ambiente durante miles de años, ii) pueden producir plutonio y uranio para bombas que podrían ser desviados por terroristas u otros para destruir ciudades y envenenar el medio ambiente y iii) amenaza el medio ambiente natural y construido a través de fugas accidentales de radiación de larga duración. Los científicos, los responsables políticos y los ciudadanos reflexivos deben sopesar el beneficio de esta fuente de electricidad libre de carbono con el riesgo ambiental de almacenar combustible gastado, el riesgo social de la proliferación nuclear y el impacto de la liberación accidental o deliberada de radiación. Hay muy pocos ejemplos de seres humanos que tengan el poder de cambiar permanentemente la dinámica de la tierra. El cambio climático global debido a las emisiones de carbono es un ejemplo, y la radiación de la explosión de un número suficiente de armas nucleares es otro. La electricidad nuclear toca estas dos oportunidades, en el lado positivo para reducir las emisiones de carbono y en el lado negativo para el riesgo de proliferación nuclear.

La electricidad nuclear entró en el escenario de la energía con notable rapidez. Tras el desarrollo de la tecnología nuclear al final de la Segunda Guerra Mundial con fines militares, la energía nuclear rápidamente adquirió un nuevo camino en tiempos de paz para la producción económica de electricidad. Once años después del final de la Segunda Guerra Mundial, muy poco tiempo en términos energéticos, el primer reactor nuclear comercial produjo electricidad en Calder Hall en Sellafield, Inglaterra. El número de reactores nucleares aumentó de manera constante a más de 400 en 1990, cuatro años después del desastre de Chernobyl en 1986 y once años después de Three Mile Island en 1979. Desde 1990, el número de reactores en funcionamiento se ha mantenido aproximadamente estable, con nuevas construcciones que equilibran el desmantelamiento debido a la renuencia del público y del gobierno a seguir adelante con los planes de expansión de la electricidad nuclear.

El resultado de este debate determinará si el mundo experimenta un renacimiento nuclear que se ha estado gestando durante varios años. El debate mundial se ha visto fuertemente afectado por el improbable accidente nuclear de Fukushima, Japón, en marzo de 2011. El desastre nuclear de Fukushima fue causado por un terremoto y un tsunami que inutilizó el sistema de refrigeración de un complejo de energía nuclear que constaba de reactores nucleares en funcionamiento y piscinas de almacenamiento para El almacenamiento bajo el agua de combustible nuclear gastado provoca en última instancia una fusión parcial de algunos de los núcleos de los reactores y la liberación de una radiación significativa. Este evento, 25 años después de Chernobyl, nos recuerda que la seguridad y la confianza del público son especialmente importantes en la energía nuclear; sin ellos no se producirá la expansión de la energía nuclear.


Los combustibles creados a partir de recursos no renovables son la fuente primaria de toda la energía generada en el mundo, debido a su asequibilidad y al largo proceso que implica su generación. Por lo general, los recursos no renovables se forman a partir de materiales orgánicos que se calientan y comprimen durante muchos años y se convierten en petróleo crudo y gas natural. La energía no renovable son principalmente combustibles fósiles que se dividen en tres nichos. Aparte de esto, existe otra energía no renovable que es el combustible nuclear.

Gas naturalCarbónPetróleo
La formación de gas natural es un proceso a largo plazo, ya que la descomposición se lleva a cabo mediante una gran cantidad de presión y calor que lleva miles de millones de años. El carbón se forma por la descomposición de árboles, plantas y helechos, que es un proceso que toma tiempo.Pequeños organismos como el zooplancton y las algas se descomponen en aceite debido a una presión excesiva.

El combustible que se puede utilizar en un reactor nuclear para generar electricidad es el combustible nuclear. El uranio es uno de los combustibles utilizados en los reactores nucleares. Proporciona alrededor del 6% de la energía total del mundo y del 13 al 14% de la electricidad mundial.

Se entiende comúnmente que la quema de combustibles fósiles tiene un efecto nocivo sobre el medio ambiente y también es responsable del calentamiento global y los cambios climáticos. Junto con esto, los materiales nucleares también están asociados con riesgos porque su naturaleza radiactiva los hace tóxicos.

Ha habido debates de larga duración sobre las ventajas y desventajas de las fuentes de energía no renovables. Por lo tanto, los consumidores deben conocer las dos caras de la moneda. A continuación se menciona una descripción general de las ventajas y desventajas de la energía no renovable:

1. Los recursos no renovables son ricos en energía. Los recursos como el carbón y el petróleo tienden a proporcionarnos más energía en comparación con las energías renovables como la solar o la eólica.
2. Se pueden generar enormes ganancias en la extracción de carbón, la venta de petróleo o la construcción de gasoductos.
3. Estos recursos son fáciles de usar, ya sea en el hogar o en cualquier otro lugar.
4. Los consumidores pueden encontrar recursos no renovables a un precio muy rentable.
5. Para algunas personas, las máquinas nuevas y otras fuentes de energía no pueden reemplazar sus minerales tradicionales como el carbón y el petróleo. Entonces, también se denomina energía tradicional.
6. La energía no renovable se encuentra fácilmente en cualquier lugar y en todas partes. Esto implica que se pueden mover cómodamente por todo el mundo. Las personas que viven en áreas que no son fácilmente accesibles pueden hacer uso de energía no renovable.
7. Lo más importante es que los recursos no renovables crean empleo. La extracción, el transporte y la refinación son las partes de las fuentes no renovables que proporcionan empleo.
8. La mayoría de las fuentes no renovables también son muy fáciles de almacenar.

Aunque tienen varias ventajas, los recursos no renovables también tienen muchas desventajas. Éstos incluyen:


Gas natural

Como sugiere su nombre, se trata de un combustible fósil en forma de gas (por ejemplo, metano y GLP). A menudo se encuentra debajo de los océanos y cerca de depósitos de petróleo. La prospección de yacimientos de gas natural es similar a la exploración de petróleo. Una vez que se encuentra un campo de gas natural, el proceso de perforación es similar al del petróleo.

El gas se puede canalizar desde la fuente y almacenar para su uso posterior. El gas natural se utiliza para cocinar y calentar, así como para fabricar una serie de productos como plásticos, fertilizantes y medicinas.


Energía no renovable

La energía no renovable proviene de fuentes que eventualmente se agotarán, como el petróleo y el carbón.

Biología, Ecología, Ciencias de la Tierra, Geografía, Estudios Sociales, Economía

Energía fosilizada
Según la Agencia Central de Inteligencia, el mundo genera más del 66% de su electricidad a partir de combustibles fósiles y otro 8% a partir de energía nuclear.

(singular: alga) grupo diverso de organismos acuáticos, el mayor de los cuales son las algas.

tipo de carbón más valioso, que contiene un alto contenido de carbono. También se llama carbón duro, carbón negro y carbón de piedra.

capas de gases que rodean un planeta u otro cuerpo celeste.

la unidad básica de un elemento, compuesta de tres partes principales: electrones, protones y neutrones.

energía renovable derivada de organismos vivos o recientemente vivos, principalmente plantas.

cultivos, residuos y otros materiales orgánicos que se pueden utilizar para producir energía a escala industrial.

Sustancia que se crea mediante la producción de otro material.

cantidad total de carbono y compuestos de carbono en la Tierra y la atmósfera de la Tierra.

gas de efecto invernadero producido por los animales durante la respiración y utilizado por las plantas durante la fotosíntesis. El dióxido de carbono también es un subproducto de la quema de combustibles fósiles.

proceso de transformación de materia orgánica en carbono, generalmente a altas temperaturas y presión.

cambios graduales en todos los elementos meteorológicos interconectados de nuestro planeta.

combustible fósil sólido y oscuro extraído de la tierra.

envenenar o hacer peligroso.

conjunto de fenómenos físicos asociados a la presencia y flujo de carga eléctrica.

condiciones que rodean e influyen en un organismo o comunidad.

carbón, petróleo o gas natural. Los combustibles fósiles se formaron a partir de restos de plantas y animales antiguos.

proceso generalmente utilizado para extraer petróleo y gas natural en el que las fracturas en la superficie de la Tierra se abren y ensanchan mediante la inyección de agua, productos químicos y arena a alta presión. También se llama fracturación hidráulica.

mezcla líquida hecha de aceite y utilizada para hacer funcionar muchos vehículos de motor.

Fenómeno en el que los gases permiten que la luz solar entre en la atmósfera de la Tierra pero dificultan la salida del calor.

gas en la atmósfera, como dióxido de carbono, metano, vapor de agua y ozono, que absorbe el calor solar reflejado por la superficie de la Tierra y calienta la atmósfera.

entorno en el que vive un organismo durante todo el año o durante períodos de tiempo más cortos.

ciencia y métodos para mantenerse limpio y saludable.

(gas natural licuado) gas natural que ha sido enfriado y licuado para facilitar su almacenamiento y transporte.

compuesto químico que es el ingrediente básico del gas natural.

tipo de combustible fósil compuesto principalmente por gas metano.

recursos energéticos que son agotables en relación con la duración de la vida humana, como el gas, el carbón o el petróleo.

energía liberada por reacciones entre los núcleos de los átomos.

proceso donde el núcleo de un átomo se divide, liberando energía.

que tiene que ver con instalaciones o recursos ubicados bajo el agua, generalmente a millas de la costa.

estructura grande y elevada con instalaciones para extraer y procesar petróleo y gas natural de ubicaciones submarinas.

capas de material orgánico parcialmente descompuesto que se encuentran en algunos humedales. La turba se puede secar y quemar como combustible.

Combustible fósil formado a partir de restos de organismos antiguos. También se llama petróleo crudo.

proceso por el cual las plantas convierten el agua, la luz solar y el dióxido de carbono en agua, oxígeno y azúcares simples.

(singular: plancton) organismos acuáticos microscópicos.

sustancia química u otra que daña un recurso natural.

subproducto de la fisión nuclear que emite un tipo de calor o radiación que puede dañar el tejido de los organismos vivos.

para hacer más puro o limpio.

energía obtenida de fuentes que son prácticamente inagotables y que se reponen de forma natural en escalas de tiempo reducidas en relación con la duración de la vida humana.

que tiene que ver con la vida en el campo, o áreas con pocos residentes.

material sólido transportado y depositado por el agua, el hielo y el viento.

elemento químico con el símbolo U. Combustible utilizado para producir energía nuclear.

área desarrollada y densamente poblada donde la mayoría de los habitantes tienen trabajos no agrícolas.

toda la vida vegetal de un lugar específico.

área de tierra cubierta por aguas poco profundas o saturada por agua.

Créditos de medios

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Escritor

Editor

Jessica Shea, Sociedad Geográfica Nacional

Productor

Caryl-Sue, Sociedad Geográfica Nacional

Fuentes

Dunn, Margery G. (Editor). (1989, 1993). "Explorando tu mundo: la aventura de la geografía". Washington, D.C .: National Geographic Society.

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¿Cuáles son los pros y los contras de las energías no renovables?

Cuando se habla de energía no renovable, hay algunos aspectos positivos y negativos que los acompañan.

Veamos & # 8217s más, cuáles son estos atributos.

Ventajas de las energías no renovables

Estos son algunos de los pros de las energías no renovables a tener en cuenta.

Menos capital inicial para instalar

Dado que las fuentes de energía no renovables se han utilizado durante mucho tiempo, la infraestructura energética en la mayoría de los países se apoya en fuentes de energía no renovables. La investigación realizada por Andy Darvill & # 8217s Science Site muestra que los combustibles fósiles no renovables contribuyen al 66% de la fuente de electricidad del mundo. También muestra que satisface alrededor del 95% de todas las necesidades energéticas. Las necesidades incluyen la generación de energía eléctrica, transporte y calefacción, entre otras.

Por tanto, dado que ya existen estructuras para las mismas, la adopción de fuentes de energía no renovables como los combustibles fósiles se abarata. For example, solar panels or windmills might require a considerable amount of initial investment to install as well as the purchase of new equipment.

On the other hand, connecting to the already existing electricity grid or natural gas pipeline is easier as you don’t require new equipment.

Consistency

With nonrenewable energy sources, they can produce a more constant power supply, as long as the necessary fuel is available.

In comparison, renewable energy sources depend on unreliable sources such as wind and solar energy.

Extraction and Storage

When it comes to nonrenewable energy sources, they are moderately cheap to extract. Also, they are easy to store, pipe, and ship anywhere in the globe.

Reliable and Dependable

No matter the time of the day or season of the year, we can rely on these energy sources. Also, during the extraction and transportation of these fuels, there is the creation of jobs for the locals making the economy grow.

Although some of them bring about serious environmental hazards, some like natural gas is clean and healthy. Natural gas produces CO2, and water vapor when it burns, which are the same gases we breath out.

Generally speaking, nonrenewable energy resources have higher capacity factors, which means they produce power close to their relative total capacity.

Disadvantages of Nonrenewable Energy

These are the core cons of using nonrenewable energy.

Unfriendly to the Environment

Some nonrenewable energy sources such as fossil fuels are not clean and green. In fact, all fossil fuels contain high levels of carbon, which is a primary contributor to global warming.

For example, oil leaks not environmentally friendly as they can choke the plants where they occur or kill sea animals if it happens in the sea.

Also, when it comes to nuclear energy, it generates radioactive material. The radioactive waste from the plants are extremely toxic and can cause burns and increased cancer risks, bone decay, and blood diseases when exposed to them.

Also, when extracting some of them like natural gas, they cause environmental hazards such as fracturing the rocks which might cause mini-earthquakes. Natural gas extraction may also cause the contamination of water sources and underground reservoirs, which may affect human and animal life.

Also, when extracting coal, the ground might cave, causing underground fires. These fires may sometimes burn for many years. Additionally, when coal burns, it releases multiple toxic gases, as well as pollutants, which negatively affect the environment.

When coal burns, it releases many toxic gases and pollutants into the atmosphere. Mining for coal can also cause the ground to cave in and create underground fires that burn for decades at a time.

Nonrenewable

Nonrenewable energy sources, especially fossil fuels and nuclear ones, can not be replenished. What this implies is that, since the amounts are finite, or do not replenish fast, if we do not use them well, they might come to an end.

If these sources are depleted, it will take millions of years to form again, unlike renewable sources like the sun, which is always there.

They Are Unsustainable

The high rate at which we consume the resources is not sustainable in the long term. Unless we find alternative sources of energy to power our lives, the use of these fuels is unsustainable.

Prone to Cause Accidents

Although there are fewer accidents related to nuclear power, when it comes to fossil fuels, accidents are likely to occur. They can never be as safe as renewable sources such as wind and solar would be. In the case of petroleum, fires happen often, especially if tankers crash, or if there are oil leaks.

In addition, if a nuclear accident happens like the one in Fukushima, it can cause devastating effects to both humans and the environment.

The Spread of Weaponizable Materials

There is the fear that when it comes too nuclear energy, some people might misuse this source to create weapons. There has been lobbying by the international community against the production of nuclear weaponry.

Non-Degradable Residual Products

The fact that the residue products from some nonrenewable energy sources such as fossil fuels are non-degradable means that they pollute the environment.


Resumen

La biodiversidad existe en múltiples niveles de organización y se mide de diferentes maneras dependiendo de los objetivos de quienes toman las mediciones. Estos incluyen el número de especies, la diversidad genética, la diversidad química y la diversidad de ecosistemas. Humans use many compounds that were first discovered or derived from living organisms as medicines: secondary plant compounds, animal toxins, and antibiotics produced by bacteria and fungi. Ecosystems provide ecosystem services that support human agriculture: pollination, nutrient cycling, pest control, and soil development and maintenance. Loss of biodiversity threatens these ecosystem services and risks making food production more expensive or impossible. Las principales amenazas a la biodiversidad son el crecimiento de la población humana y el uso insostenible de los recursos. Se prevé que el cambio climático será una causa importante de extinción en el próximo siglo. Exotic species have been the cause of a number of extinctions and are especially damaging to islands and lakes. International treaties such as CITES regulate the transportation of endangered species across international borders. In the United States, the Endangered Species Act protects listed species but is hampered by procedural difficulties and a focus on individual species. The Migratory Bird Act is an agreement between Canada and the United States to protect migratory birds. Presently, 11 percent of Earth’s land surface is protected in some way. Habitat restoration has the potential to restore ecosystems to previous biodiversity levels before species become extinct. Examples of restoration include reintroduction of keystone species and removal of dams on rivers.


The Future of Gas and Coal

The future development of coal and gas depend on the degree of public and regulatory concern for carbon emissions, and the relative price and supply of the two fuels. Supplies of coal are abundant in the United States, and the transportation chain from mines to power plants is well established by long experience. The primary unknown factor is the degree of public and regulatory pressure that will be placed on carbon emissions. Strong regulatory pressure on carbon emissions would favor retirement of coal and addition of gas power plants. This trend is reinforced by the recent dramatic expansion of shale gas reserves in the United States due to advances in horizontal drilling and hydraulic fracturing of shale gas fields. Shale gas production has increased 48 percent annually in the years 2006 &ndash 2010, with more increases expected. Greater United States production of shale gas will gradually reduce imports and could eventually make the United States a net exporter of natural gas.

Figure (PageIndex<5>): Global Carbon Cycle, 1990s The global carbon cycle for the 1990s, showing the main annual fluxes in GtC yr&ndash1: pre-industrial &lsquonatural&rsquo fluxes in black and &lsquoanthropogenic&rsquo fluxes in red. Source: Climate Change 2007: The Physical Science Basis: Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, figure 7.3

Beyond a trend from coal to gas for electricity generation, there is a need to deal with the carbon emissions from the fossil production of electricity. Figure above shows the size of these emissions compared to natural fluxes between ocean and atmosphere and from vegetation and land use. The anthropogenic fluxes are small by comparison, yet have a large effect on the concentration of carbon dioxide in the atmosphere. The reason is the step-wise dynamics of the carbon cycle. The ultimate storage repository for carbon emissions is the deep ocean, with abundant capacity to absorb the relatively small flux from fossil fuel combustion. Transfer to the deep ocean, however, occurs in three steps: first to the atmosphere, then to the shallow ocean, and finally to the deep ocean. los embotellamiento is the slow transfer of carbon dioxide from the shallow ocean to the deep ocean, governed by the great ocean conveyor belt or thermohaline circulation illustrated in Figure below. The great ocean conveyor belt takes 400 &ndash 1000 years to complete one cycle. While carbon dioxide waits to be transported to the deep ocean, it saturates the shallow ocean and "backs up" in the atmosphere causing global warming and threatening climate change. If carbon emissions are to be captured and stored (or "sequestered") they must be trapped for thousands of years while the atmosphere adjusts to past and future carbon emissions.

Figure (PageIndex<6>): Great Ocean Conveyor Belt The great ocean conveyor belt (or thermohaline current) sends warm surface currents from the Pacific to Atlantic oceans and cold deep currents in the opposite direction. The conveyor belt is responsible for transporting dissolved carbon dioxide from the relatively small reservoir of the shallow ocean to much larger reservoir of the deep ocean. It takes 400 - 1000 years to complete one cycle. Source: Argonne National Laboratory

Sequestration of carbon dioxide in underground geologic formations is one process that, in principle, has the capacity to handle fossil fuel carbon emissions, chemical reaction of carbon dioxide to a stable solid form is another. For sequestration, there are fundamental challenges that must be understood and resolved before the process can be implemented on a wide scale.

The chemical reactions and migration routes through the porous rocks in which carbon dioxide is stored underground are largely unknown. Depending on the rock environment, stable solid compounds could form that would effectively remove the sequestered carbon dioxide from the environment. Alternatively, it could remain as carbon dioxide or transform to a mobile species and migrate long distances, finally finding an escape route to the atmosphere where it could resume its contribution to greenhouse warming or cause new environmental damage. The requirement on long term sequestration is severe: a leak rate of 1 percent means that all the carbon dioxide sequestered in the first year escapes in a century, a blink of the eye on the timescale of climate change.


Petróleo

Petroleum is extracted and turned into a variety of fuel sources including petrol or gasoline, diesel, propane, jet fuel, heating oil and paraffin wax. Also known as crude oil, this fuel source is nonrenewable. Petroleum is made when organic matter settles in water that has lost its dissolved oxygen and is then compressed under immense heat and pressure for millions of years. There is no way for humans to reproduce this process for mass production either in nature or in a lab, so once mankind has used the current supply of petroleum, more will not be available for many centuries. (See References 3)

Coal is also composed of organic matter --- matter that decomposed in peat bogs, which then formed into carbon rock under immense pressure. Coal is generally highly combustible and the world's most-used resource for electrical generation. However, burning coal releases massive amounts of carbon dioxide into the atmosphere, which is the primary factor in the greenhouse effect. In addition to being greenhouse gas source, coal cannot be reproduced. (See References 5)


Domestic energy production was greater than U.S. energy consumption in 2019 and 2020

After record-high U.S. energy production and consumption in 2018, energy production grew by nearly 6% in 2019 while energy consumption decreased by about 1%, with production exceeding consumption on an annual basis for the first time since 1957. Total energy production declined by about 5% in 2020 but was still about 3% greater than consumption: production equaled 95.75 quads and consumption equaled 92.94 quads.

Fossil fuels&mdashpetroleum, natural gas, and coal&mdashaccounted for about 79% of total U.S. primary energy production in 2020.

  • The percentage shares and amounts (in quads) of total U.S. primary energy production by major sources in 2020 were: 36% 34.68 quads (crude oil and natural gas plant liquids) 32% 30.35 quads 11% 10.69 quads 12% 11.78 quads 9% 8.25 quads

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ABOUT THE COMPANION WEBSITE xxvii

SECTION I BIOENERGY FUNDAMENTALS 1

1 INTRODUCTION TO BIOENERGY 3
Samir Kumar Khanal and Yebo Li

1.4 Why Renewable Energy? 11

2 UNITS AND CONVERSIONS 19
Samir Kumar Khanal

2.2 Units of Measurement 19

2.3 Useful Units and Conversions 21

2.5 Volume&ndashMass Relationship 29

References and Further Reading 32

3 MASS AND ENERGY BALANCES 33
Devin Takara and Samir Kumar Khanal

References and Further Reading 39

4 THERMODYNAMICS AND KINETICS OF BASIC CHEMICAL REACTIONS 42
Devin Takara and Samir Kumar Khanal

4.2 Reaction Thermodynamics 43

References and Further Reading 48

5 ORGANIC AND CARBOHYDRATE CHEMISTRY 50
Xiaolan Luo and Yebo Li

5.2 Structural Formulas and Classification of Organic Compounds 51

5.3 Aliphatic Compounds 52

5.5 Heterocyclic Compounds 62

5.7 Proteins and Lipids 66

References and Further Reading 69

6 PLANT STRUCTURAL CHEMISTRY 71
Samir Kumar Khanal Saoharit Nitayavardhana and Rakshit Devappa

6.2 Carbohydrates and Their Classification 72

6.3 Main Constituents of Plant Biomass 73

6.4 Plant Cell Wall Architecture 80

7 MICROBIAL METABOLISMS 88
Arul M. Varman Lian He and Yinjie J. Tang

Appendix 7.1 Code Useful for Example 7.2 105

SECTION II BIOENERGY FEEDSTOCKS 107

8 STARCH-BASED FEEDSTOCKS 109
Xumeng Ge and Yebo Li

8.5 Comparison of Composition Yield and Energy Potential of Corn Sweet Potato and Cassava 124

9 OILSEED-BASED FEEDSTOCKS 127
Chengci Chen and Marisol Berti

9.3 Rapeseed and Canola 132

9.7 Yield and Oil Content of Major Oilseed Feedstocks 139

10 LIGNOCELLULOSE-BASED FEEDSTOCKS 143
Sudhagar Mani

10.2 Feedstock Availability and Production 144

10.3 Feedstock Logistics 151

11 ALGAE-BASED FEEDSTOCKS 170
Xumeng Ge Johnathon P. Sheets Yebo Li and Sudhagar Mani

11.2 Algae Classification Cell Structure and Characteristics 171

11.3 Mechanism of Algal Growth 172

11.4 Algal Growth Conditions 174

11.5 Steps in Algal-Biodiesel Production 176

SECTION III BIOLOGICAL CONVERSION TECHNOLOGIES 199

12 PRETREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC FEEDSTOCKS 201
Chang Geun Yoo and Xuejun Pan

12.2 What Does Pretreatment Do? 202

12.3 Physical Pretreatment 205

12.4 Thermochemical Pretreatment 207

12.5 Other Pretreatments 216

12.6 Co-products from Lignocellulosic Feedstock Pretreatment 219

13 ENZYMATIC HYDROLYSIS 224
David Hodge and Wei Liao

13.2 Nomenclature and Classification of Hydrolases 225

13.4 Enzymatic Hydrolysis of Carbohydrates 240

14 ETHANOL FERMENTATION 250
Saoharit Nitayavardhana and Samir Kumar Khanal

14.2 Biochemical Pathway 252

14.3 Byproducts Formation during Ethanol Fermentation 263

14.4 Microbial Cultures 264

14.5 Environmental Factors Affecting Ethanol Fermentation 267

14.6 Industrial Fuel-Grade Ethanol Production 268

15 BUTANOL FERMENTATION 277
Victor Ujor and Thaddeus Chukwuemeka Ezeji

15.2 Butanol Fermentation 279

15.3 Factors Affecting Butanol Fermentation 285

15.4 Substrates for Butanol Fermentation 287

15.5 Advanced Butanol Fermentation Techniques and Downstream Processing 288

16 SYNGAS FERMENTATION 296
Mark R. Wilkins Hasan K. Atiyeh and Samir Kumar Khanal

16.3 Syngas-Fermenting Bacteria 298

16.4 Factors Affecting Syngas Fermentation 303

17 FUNDAMENTALS OF ANAEROBIC DIGESTION 313
Samir Kumar Khanal and Yebo Li

17.2 Organic Conversion in an Anaerobic Process 315

17.3 Stoichiometry of Methane Production 320

17.4 Important Considerations in Anaerobic Digestion 323

17.5 Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) 331

18 BIOGAS PRODUCTION AND APPLICATIONS 338
Samir Kumar Khanal and Yebo Li

18.2 Anaerobic Digestion Systems 338

18.3 Biogas Cleaning and Upgrading 354

18.4 Biogas Utilization 357

19 MICROBIAL FUEL CELLS 361
Hongjian Lin Hong Liu Jun Zhu and Venkataramana Gadhamshetty

19.2 How Does a Microbial Fuel Cell (MFC) Work? 363

19.3 Electron Transfer Processes 365

19.4 Electrical Power and Energy Generation 370

19.5 Design and Operation of an MFC 377

SECTION IV THERMAL CONVERSION TECHNOLOGIES 385

20 COMBUSTION FOR HEAT AND POWER 387
Sushil Adhikari Avanti Kulkarni and Nourredine Abdoulmoumine

20.2 Fundamentals of Biomass Combustion 389

20.3 Biomass Properties and Preprocessing 393

20.6 Biomass Co-firing with Coal 402

20.7 Environmental Impact and Emissions of Biomass Combustion 404

21 GASIFICATION 407
Sushil Adhikari and Nourredine Abdoulmoumine

21.2 Fundamentals of Gasification 408

21.4 Feedstock Preparation and Characterization 414

21.5 Gasification Mass and Energy Balance 416

21.7 Applications of Biomass Gasification 419

22 PYROLYSIS 423
Manuel Garcia-Perez

22.2 Slow vs. Fast Pyrolysis 425

22.3 Pyrolysis Reactions and Mechanisms 426

22.4 Single-Particle Models 431

SECTION V BIOBASED REFINERY 439

23 SUGAR-BASED BIOREFINERY 441
Samir Kumar Khanal and Saoharit Nitayavardhana

23.3 Sugarcane Ethanol 443

23.4 Sweet Sorghum Ethanol 446

23.5 Sugar Beet Ethanol 447

23.6 Biochemicals and Biopolymers 448

24 STARCH-BASED BIOREFINERY 453
Samir Kumar Khanal and Saoharit Nitayavardhana

24.2 Stoichiometry of Starch to Ethanol 455

24.3 Integrated Farm-Scale Biorefinery 464

25 LIGNOCELLULOSE-BASED BIOREFINERY 467
Scott C. Geleynse Michael Paice and Xiao Zhang

25.2 Cell Structure of Lignocellulosic Feedstocks 468

25.3 Stoichiometry and Energy Content 468

25.4 Lignocellulosic Biomass Conversion to Fuel 472

25.5 Co-Products from Lignocellulose-Based Biorefinery 473

25.6 Industrial Lignocellulose-Based Biorefinery 476

26 LIPID-BASED BIOREFINERY 481
B. Brian He J. H. Van Gerpen Matthew J. Morra and Armando G. McDonald

26.2 Lipid-Based Feedstocks 483

26.3 Chemical Properties of Lipids 484

26.4 Biodiesel from Lipids 491

26.5 Lipid-Based Biorefinery 498

SECTION VI BIOENERGY SYSTEM ANALYSIS 505

27 TECHNO-ECONOMIC ASSESSMENT 507
Ganti S. Murthy

27.2 What Is Techno-Economic Analysis? 508

27.3 Basic Steps in TEA 509

27.4 Tools Software and Data Sources for Performing TEA 517

28 LIFE-CYCLE ASSESSMENT 521
Ganti S. Murthy

28.2 What Is Life-Cycle Assessment (LCA)? 522

28.3 Procedure for LCA 524

28.4 Tools Available to Perform LCA 533

29 GOVERNMENT POLICY AND STANDARDS FOR BIOENERGY 544
Sami Kumar Khanal Gal Hochman Ajay Shah and Jeffrey M. Bielicki


Ver el vídeo: 02 energias no renovables (Mayo 2022).