3) El Gas Natural

Su origen es el mismo que el del petróleo: procede de la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos. Sin embargo, es más evolucionado, ya que se ha formado en condiciones de presión y temperaturas mayores (suele aparecer junto al petróleo).

Está constituido por una mezcla de gases, fundamentalmente: metano, hidrógeno, butano y propano, siendo el metano el gas más abundante.

Se transporta mediante el uso de gaseoductos o, previa licuefacción por enfriamiento, en barcos especiales llamados metaneros.

Se utiliza como fuente de calor en cocinas, calefacciones domésticas y producción de electricidad.

Impacto ambiental de la explotación del gas natural

Además de poseer mayor poder calórico que el carbón y el petróleo, su contaminación atmosférica es mínima ya que no emite azufre (pero sí tanto $\text{CO}_2$ como el carbón) y es, por tanto, el carburante fósil menos contaminante.

4) Energía Nuclear

La energía nuclear es la procedente de las reacciones que se producen en o entre los núcleos de ciertos átomos en unas determinadas condiciones. La energía nuclear se produce por:

• Fisión: rotura de núcleos mayores en otros menores.
• Fusión: se sintetizan núcleos mayores a partir de otros menores (aunque este proceso no tiene aún aplicación práctica).

a) La energía nuclear de fisión

La fisión nuclear consiste en dividir el núcleo de un elemento fisible (el núcleo se puede romper por ser inestable, como sucede con el uranio 235), mediante el bombardeo de neutrones, obteniéndose dos elementos de menor tamaño (en este caso $\text{Kr}$ y $\text{Ba}$), energía y liberación de neutrones.

Si los neutrones liberados bombardean otros núcleos, produciendo a su vez otras fisiones, se produce una reacción en cadena sin control que provocaría una explosión atómica. Sin embargo, si se controla el bombardeo de neutrones de manera que solo un neutrón de los liberados colisione, se produce una liberación constante de energía, como sucede en las centrales nucleares, cuyo objetivo es la producción de energía eléctrica.

Partes de una central nuclear:

1. El reactor: en el que se produce la fisión, generando el calor, que es transmitido al agua de refrigeración de un primer circuito. Mediante un «intercambiador», este calor pasará al agua del circuito siguiente.
2. El generador de vapor: donde el calor producido por la fisión se usa para hacer hervir agua.
3. La turbina: que produce electricidad al girar por el paso del vapor.
4. El condensador: en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida. El calor pasa a un tercer circuito de refrigeración que utiliza agua de ríos o mares.

Esquema de una central nuclear de fisión

La reacción nuclear tiene lugar en el reactor, en el que están las agrupaciones de varillas de combustible (contienen un 3% de $^{235}\text{U}$) intercaladas con unas decenas de barras de control que están hechas de un material que absorbe los neutrones. Acercando o alejando estas barras de control a las varillas de combustible, se controla el ritmo de la fisión nuclear ajustándolo a las necesidades de generación de electricidad.

En las centrales nucleares habituales hay:

• Un circuito primario de agua, en contacto con el material radiactivo, en el que esta agua se calienta por la fisión del uranio. Este circuito forma un sistema cerrado en el que el agua circula bajo presión, para que permanezca líquida a pesar de que la temperatura que alcanza es de unos $293\text{ºC}$.
• Con el agua del circuito primario se calienta otro circuito de agua, llamado secundario. El agua de este circuito secundario se transforma en vapor a presión que es conducido a una turbina. El giro de la turbina mueve a un generador que es el que produce la corriente eléctrica.
• Finalmente, el agua es enfriada en torres de enfriamiento con agua procedente de un río o del mar, que es el tercer circuito. El agua de este tercer circuito es devuelta más caliente al río o mar de la que se extrajo.

Utilización y limitaciones de la fisión nuclear

La fisión nuclear se usa en la producción de energía eléctrica, la fabricación de armamento nuclear, la propulsión de algunos submarinos (submarinos nucleares), en la investigación y en medicina.

La cantidad de energía producida por kilo de “combustible” en las centrales nucleares es mucho mayor que el resto de energías no renovables. Por ejemplo, la fisión de un kilo de $^{235}\text{U}$ produce más de un millón de veces más energía que un kilo de carbón, además no contamina la atmósfera con $\text{CO}_2$, $\text{SO}_x$ o $\text{NO}_x$.

Sin embargo, los accidentes nucleares como el de Chernóbil (antigua Rusia), el de The Mile Island (USA), o el reciente de Fukushima (Japón), más el problema de dónde almacenar los residuos radiactivos, la han convertido en una energía de alto riesgo. Además, a pesar del alto coste de su construcción, la vida media de una central nuclear es de 30-40 años. Otro problema es que genera, en países como el nuestro, dependencia tecnológica, porque la tecnología empleada no es propia.

b) La energía nuclear de fusión

Cuando dos núcleos atómicos (por ejemplo de hidrógeno) se unen para formar uno mayor (por ejemplo helio) se produce una reacción nuclear de fusión (el proceso que se da en las estrellas).

Si se pudiera controlar este proceso, tendríamos la solución al problema de la energía, pues el combustible que requiere es el hidrógeno, que es muy abundante. Además no es un proceso contaminante (el helio escaparía a las capas altas de la atmósfera).

La principal dificultad es que estas reacciones son muy difíciles de controlar porque se necesitan altísimas temperaturas para inducir la fusión. La solución sería conseguir alguna forma de “fusión en frío” (a baja temperatura).

Soluciones a los problemas del uso de las energías no renovables

Las soluciones pasarían por:

1. Técnicas que disminuyan la contaminación (colocación de filtros en chimeneas, tratamiento previo del carbón para eliminar todo el azufre posible, motores menos contaminantes, catalizadores en tubos de escape…).
2. El ahorro energético (la concienciación y educación ciudadana sobre todo para el ahorro de electricidad, tecnología más eficiente, disminuir la excesiva iluminación de algunas ciudades…).
3. La sustitución progresiva por las fuentes de energía renovables.