Recursos energètics/Fonts/Combustibles

Tipus

La major part de l'energia emprada actualment en el món prové dels combustibles fòssils. Els hi utilitza en transport, per a generar electricitat, per a escalfar ambients, per a cuinar, etc.

Els combustibles fòssils són principalment tres: petroli, carbó i gas natural, i aquests es van formar fa milions d'anys, a partir de restes orgàniques de plantes i animals morts. Durant milers d'anys d'evolució del planeta, les restes d'éssers que ho van poblar en les seves diferents etapes es van anar dipositant en el fons de mars, llacs i altres masses d'aigua. Allí van ser coberts per capa rere capa de sediment. Van ser necessaris milions d'anys perquè les reaccions químiques de descomposició i la pressió exercida pel pes d'aquestes capes transformessin a aquestes restes orgàniques en gas, petroli o carbó.

Els combustibles fòssils són recursos no renovables: no es reposen per processos biològics com per exemple la fusta. En algun moment, s'acabaran, i tal vegada sigui necessari disposar de milions d'anys d'una evolució i descomposició similar perquè tornin a aparèixer.

Carbó

Carbó

El carbó prové de restes vegetals que creixien a les maresmes i que van quedar enterrades pel fang. A causa de l'absència d'oxigen no es van poder descompondre i amb el pas del temps i la pressió de les capes de terra va fer que es fossilitzessin fins transformar-se en carbó. La seva formació es data de fa uns 300 milions d'anys.

L'element carboni apareix en el carbó en un percentatge superior a 50% en pes i en un 70 % en volum. L'aigua que conté (humitat) és variable i prové de la que va quedar atrapada en el moment de la formació del carbó.

Altres constituents del carbó són la matèria mineral (silicats diversos) i minerals carbonatats (siderita, calcita i aragonita). La pirita és un mineral amb sofre molt comú en els carbons. Hi ha petites quantitats de metalls com el ferro, urani, cadmi i en quantitats molt minses or.

El metà és un gas que es troba en el carbó i pot ser l'origen de perilloses explosions en mines subterrànies.

Aquest, es fa servir principalment com a combustible fòssil pel seu elevat poder calorífic gràcies a que té un contingut majoritari de carboni, com ja hem dit abans.

Poder calorífic

Poder calorífic dels diferents tipus de carbó (2004)
Torba	PCI (kJ/kg): 21300 PCS (kJ/kg): 22500
Lignit	PCI (kJ/kg): 28400 PCS (kJ/kg): 29600
Hulla	PCI (kJ/kg): 30600 PCS (kJ/kg): 31400
Antracita	PCI (kJ/kg): 34300 PCS (kJ/kg): 34700

Hi ha diferents tipus de carbons minerals en funció del grau de carbonificació que hagi experimentat la matèria vegetal que va originar el carbó. Aquests van des de la torba, que és el menys evolucionat i que la matèria vegetal mostra poca alteració, fins a la antracita que és el carbó mineral amb una major evolució. Aquesta evolució depèn de l'edat del carbó, així com de la profunditat i condicions de pressió, temperatura, entorn, etc., En les quals la matèria vegetal evolucionar fins a formar el carbó mineral.

El rang d'un carbó mineral es determina en funció de criteris com ara el seu contingut en matèria volàtil, contingut en carboni fix, humitat, poder calorífic, etc. Així, com més rang, més gran és el contingut en carboni fix i major el poder calorífic, mentre que disminueixen la seva humitat natural i la quantitat de matèria volàtil.

Per tant, podem classificar, segons la seva antiguitat i les condicions de formació del carbó, els diferents tipus de carbó en:

• Torba: És el més recent i que aporta menys calor perquè té més contingut d'aigua que de carboni.
• Lignit: És recent i no té tant poder calorífic a causa del seu baix contingut en carboni.
• Hulla: És un dels més antics i alt poder calorífic. És el carbó més comercialitzat i el que més s'utilitza, per exemple, a les centrals tèrmiques.
• Antracita: És el més antic i amb més proporció de carboni, pel que té un alt poder calorífic.

Gas Natural

El gas natural és un subproducte de l'acció dels microorganismes quan van transformar el plàncton en petroli. La seva composició majoritària és de metà i està present en la majoria de jaciments petrolífers. Un cop s'extreu del jaciment es transporta directament fins al lloc de consum sense patir cap transformació. Aquest transport es pot dur a terme de dues maneres:

• Gasoductes: que són canonades molt grans per on circula el gas.
• Vaixells: liquat en cisternes perquè es pugui transportar més quantitat.

Abans que s'utilitzi el gas natural se li afegeixen una sèrie d'additius que li donen olor, per tal de fer evidents i facilitar la localització de les fuites.

Poder calorífic

El poder calorífic del gas natural, segons el RD 436/2004 varia entre 39900 KJ/kg (PCI) i 44000 KJ/kg (PCS).

Petroli

Plataforma petrolífera

El petroli és una barreja complexa no homogènia d'hidrocarburs, composts formats per hidrogen i carboni. Difereixen molt entre si, des de groguencs i líquids a negres i viscosos. Aquestes diferències són degudes a les relacions entre els tipus d'hidrocarburs. És un recurs natural no renovable, i actualment també és la principal font d'energia als països desenvolupats.

Des de l'antiguitat el petroli apareixia de forma natural en certes regions terrestres com són els països d'Orient Mitjà. Fa 6.000 anys els assiris i babilonis l'usaven per a apegar rajoles i pedres; els egipcis, per a greixar pells; i les tribus precolombines de Mèxic van pintar escultures amb ell. En 1859 Edwin L. Drake va perforar el primer pou de petroli, prop de Titusville, en Pennsilvània, quedant-se aquesta com la data del "descobriment" del petroli. Els principals productors de petroli són l'Aràbia Saudita, Iraq, Kuwait, Veneçuela, Mèxic, Rússia, els Estats Units, el Canadà i el Regne Unit, entre d'altres.

Els components químics del petroli se separen i obtenen per destil·lació mitjançant un procés de refineria. D'ell s'extrauen diferents productes, entre altres: propà i butà, gasolina, querosè, gas-oil o dièsel, fueloil, olis lubricants, asfalts, carbó de coc, etc.

Aquesta mescla d'hidrocarburs apareix generalment associada a grans bombolles de gas natural, en jaciments tancats durant milers d'anys sota terra, coberts pels estrats superiors de l'escorça terrestre.

El petroli s'origina a les conques marines poc profundes on proliferen grans quantitats de plàncton, que és un conjunt d'organismes microscòpics que viuen en suspensió a les capes superficials del mar. Quan moren, el plàncton s'acumula juntament amb una gran quantitat de matèria orgànica que queda entre el fang del fons de la conca sedimentària. Si aquests organismes estan massa temps sobre el fons marí sofriran un procés d'oxidació. També, si queden fora del contacte amb l'oxigen dissolt a l'aigua marina en quedar soterrats per un sediment inorgànic impermeable patirà un procés digenètic en condicions d'anaerobiosi, on participa l'augment de pressió i temperatura juntament amb l'acció de bacteris anaerobis que transformen la matèria orgànica en hidrocarburs. En una primera fase, té lloc alhora la compactació i la litificació del sediment: els bacteris degraden els organismes vius amb els quals s'alimenten, i transformen els residus en una substància insoluble orgànica amb estructures cícliques que s'anomena querogen i que constitueix la matèria primera del petroli.

El petroli es produeix per la transformació dels àcids grassos del querogen que es transformen en hidrocarburs pesants i que després d'un procés de maduració es trenquen i originen hidrocarburs líquids i gasosos. Una vegada formats els hidrocarburs a l'interior del sediment, en la seva transformació poden passar dues coses:

Pou de petroli

• Que el petroli es quedi a l'interior de la roca on es va formar, que normalment és impermeable i de textura fina. Aquestes roques s'anomenen pissarres bituminoses, i la seva explotació comercial no és gaire rendible, ja que cal realitzar processos d'excavació, trituració i destil·lació de grans quantitats de roques fins a poder obtenir petroli líquid. Es tracta de processos que requereixen una gran quantitat d'aigua i generen una gran quantitat de residus rocosos amb un gran impacte ecològic. Els jaciments més importants d'Espanya es troben a Puertollano (Ciutat Real)

• Migració del petroli. Si la roca ha quedat soterrada a gran profunditat és molt possible que el petroli s'escapi cap a zones superiors fins a un altre material de major porositat i permeabilitat, per causa de la forta compactació.

El petroli no es troba en un determinat tipus de roca sinó que impregna qualsevol roca que sigui prou porosa és a dir, amb força forats. A més del petroli, en aquestes roques també s'hi troba metà i aigua salada, provinents del seu procés de formació.

Tipus de petroli

El petroli Brent (el seu símbol comercial és LCO) és la major de les principals classificacions del petroli sense refinar que en total són: Brent Crude (Petroli Brent), Brent Sweet Light crude, Oseberg, Ekofisk i Long Forties. L'origen del petroli Brent és al Mar del Nord. El Petroli Brent també es coneix sota els noms de Brent Blend, London Brent i Brent petroleum. Es fa servir per marcar el preu a les dues terceres parts del món.

El nom de "Brent" ve de la política de les companyies Shell UK Exploration and Production, operating Exxon i Shell, que en un principi donaven el nom d'ocells als seus camps petrolífers i en aquest cas l'ocell anomenat en anglès Brent Goose (Branta barnicla).

Altres classificacions ben establertes per a la seua comercialització són:

• WTI. West Texas Intermediate. Petroli produït als Estats Units.
• OPEC Basket Price. Preu de referència dels països àrabs.

El petroli produït a Europa, Àfrica i l'Orient Proper que es dirigeix cap a l'oest té com a preu de referència el del tipus de petroli Brent. Però aquest no és el cas del petroli amb origen a l'antiga Unió Soviètica.

Poder calorífic del del petroli i derivats

COMBUSTIBLE	PCI	PCS
Petroli brut	40895	47970
Fuel-oil nº1	40600	42695
Fuel-oil nº2	39765	41860
Gasoli	42275	43115
Gasolina 1	43950	46885
Benzina 2	43950	46885
Querosè 3	43400	46500

¹ Densitat a 15 ºC, 850 kg/m3

² Densitat a 20 ºC , 730 kg/m3

³ Densitat a 15 ºC, 780 kg/m3

Urani

L' urani és un element químic que en la taula periòdica té el símbol U i el nombre atòmic 92. És pesant, blanc-argentí, tòxic, metàl·lic, i radioactiu de forma natural. Pertany a la sèrie dels actínids i el seu isòtop urani-235 és usat com a font d'energia en els reactors nuclears i les armes nuclears. L'Urani es troba en petites quantitats a les roques, el sòl, l'aigua, les plantes, i en els animals (inclús en els humans).

És l'element químic més pesant d'origen natural que es troba sobre la Terra. Va ser descobert al 1789 per M. H. Klaporfth que el va anomenar així en honor del planeta Urà que acabava de ser descobert al 1781.

L’Urani natural està format bàsicament per una barreja de tres elements: l’isòtop U-238 (99’284%), l’isòtop U-235 (0’711%) i l’isòtop U-234 (0’0055%). L’Urani es troba a la crosta de la terra en diferents formacions geològiques, de forma que els seus minerals contenen menys de l’1% d’Urani natural (avui s’exploten minerals amb un contingut del 0’07% i inferior). Tots els isòtops de l’urani natural emeten radiació alfa i una petita part de radiació gamma. La relació Urani 238/Urani 235 és constant a tota la Terra i a la resta dels planetes del sistema solar.

El principal ús de l'urani en l'actualitat és l'obtenció de combustible per als reactors nuclears que produïxen el 17% de l'electricitat obtinguda en el món. Alguns dels minerals d'urani són; autunita, carnotita, iantinita, meta-autunita, uranotil...

Juntament amb tots els elements amb pesos atòmics superiors al del ferro, l'urani s'origina de forma natural durant les explosions de les supernoves. El procés físic determinant en el col·lapse d'una supernova és la gravetat. Els valors tan elevats de gravetat que es donen en les supernoves és el que genera les captures neutròniques que donen lloc als àtoms més pesants, entre ells l'urani i el protoactini.

Urani enriquit

S’anomena Urani enriquit aquell Urani que conté una proporció de l’isòtop U-235 superior a la que de forma natural es troba a la crosta de la Terra (0’714%). L’Urani enriquit entre el 3 i el 5% és el que s’utilitza per a fabricar combustible per les centrals nuclears que utilitzen Urani enriquit per a produir electricitat. L’Urani enriquit al 90% és el que es fa servir per fabricar les bombes atòmiques d’urani (les bombes atòmiques també es fabriquen amb Plutoni-239).

Urani esgotat

L'Urani esgotat o empobrit (de l’original anglès ‘Depleted Uranium’). És aquell Urani que conté una proporció de l’isòtop U-235 que no serveix ni per a la fabricació d’armament nuclear ni per a la fabricació de combustible pels reactors nuclears. És el subproducte de la fabricació d’armament nuclear i de combustible nuclear. Igualment és un subproducte del reprocessament del combustible nuclear, una vegada s’extreu del nucli del reactor (pels reactors d’aigua lleugera: una vegada l’any, una tercera part de tot el combustible). L’Urani empobrit procedent del reprocessament del combustible dels reactors nuclears pot contenir traces de Pu-239, U-235 i altres elements transurànids.

El Fuel

Vegeu la pàgina adient

Referències

• Combustibles fòssils (1) (castellà)
• Combustibles fòssils (2)
• Carbó (1) (castellà)
• Carbó (2)
• Taula amb el poder calorífic dels combustibles (castellà)
• Tipus de petroli (anglès)
• L'Urani i els seus isòtops