Ciencia ambiental y desarrollo sostenible

Recursos naturales

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MINERALES, ENERGÉTICOS Y FUENTES ALTERNAS DE ENERGÍA.

Las primeras señales de alerta sobre los límites del crecimiento y desarrollo económico las enviaron los recursos no- renovables. El carácter finito de los mismos fue perceptible, y el peligro de su agotamiento y la ausencia de sustitutos adecuados se convirtió en una gran preocupación .Algunos minerales estratégicos también son manejados ya a nivel político. Se definirán las estrategias para lograr una transición al desarrollo sostenible, seguidas de una descripción de análisis comparativo de los minerales y los principales energéticos y fuente de energía alternativa a los combustibles fósiles.

CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES

Un recurso es cualquier cosa que se obtiene del medio, ya sea biótico para satisfacer las necesidades o deseos humanos.

Los recursos naturales pueden ser clasificados de la siguiente manera:

RENOVABLES: Son renovables únicamente cuando se respeta su índice de recuperación. Entre ellos se encuentran todos los recursos bióticos.

NO RENOVABLES: A algunos recursos se les consideran no renovables porque existe la posibilidad de que se agoten, ya que su renovación ocurre solo por procesos geológicos, físicos y químicos que tienen lugar a través de ciertos, miles o millones de años.

DE FLUJO.- Son aquel cuya disponibilidad no se ve afectada, independientemente que se les utilice o se les deje fluir. Como ejemplo esta la energía solar, el agua y los vientos entre otros. Aunque no se afecte la disponibilidad; si se puede afectar la calidad.

Se estudiaran los:

• Minerales

• Energéticos fósiles; petróleo, carbón, gas natural.

• Energéticos alternos

• Suelo y agua superficial y subterránea

• Recursos bióticos

Ejemplos considerados como recursos renovables son: Las reservas de combustibles fósiles como petróleo, carbón, gas natural y uranio; la energía geotérmica; y la energía nuclear (energía que se libera cuando los átomos experimentan una reacción nuclear en cadena, como fisión o fusión nucleares).

Cabe señalar que existe ambigüedad en cuanto a la clasificación de un recurso como renovable o no renovable, dependiendo de dos factores:

El tiempo que transcurre para su formación (por ejemplo, la capa orgánica de suelo y el límite físico del mismo de veces que un material puede ser reciclado antes de que llegue a ser utilizable (por ejemplo, la fibra de papel, que normalmente es considerada renovable). Otro ejemplo lo constituyen los depósitos geotérmicos que pueden agotarse si el calor se extrae con más rapidez mayor a la de la su renovación por procesos naturales.

Si los energéticos (por ejemplo hidrocarburos) no son utilizados como combustibles, sino como materia prima para un producto derivado (por ejemplo, polímeros) tendrá una mayor similitud a los minerales, aun después de la extracción. Lo que cambia es el tiempo de residencia, que pasa de nichos de un año, a más de diez o veinte años (por ejemplo polímeros usados para la fabricación de tableros de automóviles, televisores, sillas, etc.).

El agotamiento de los recursos no renovables

Los minerales y combustibles fósiles, que son los principales energéticos con los cuales se ha desarrollado nuestra civilización actual, son recursos que no pueden ser renovados.

Se debe reciclar, reutilizar, reducir consumos, incremento de las reservas por tecnología de extracción mejorada; se incrementan precios, nuevos descubrimientos.

Se estudia la curva A que se refleja el tipo de sociedad en la que vivimos principalmente los países desarrollados es decir las sociedades "del desperdicio" o de usar y tirar.

El tipo de curva B es característica de una sociedad en transición hacia el desarrollo sostenible; nos gustaría que este fuera el caso de la sociedad actual.

La curva tipo C, que sería la estrategia esperada en una sociedad que sigue los lineamientos del desarrollo sostenible, se tendría más tiempo antes del agotamiento del recurso.

Normalmente el costo de reciclar es mucho menor, energéticamente, que el costo de explotar los minerales de origen. Se promueve el rehusó, se reduce el consumo, se incrementan aún más las reservas por medio de tecnología, y también hay más tiempo para hacerlo.

El tamaño de los reservas depende no solo de la disponibilidad absoluta, sino también de los costos de extracción, los precios del mercado o la eficiencia en la exploración (GAIA, 1994).

En la actualidad, existen suficientes reservas minerales a nivel mundial para satisfacer la demanda de la mayoría de minerales ( GAIA,1994), hasta entrado el siglo XXI , se debe mejorar la eficiencia como sean explotados , del grado que sean reciclados y reutilizados , así como de la medida en que sean sustituidos por otros minerales (por ejemplo plásticos , cerámicas, etc. ) y de las reservas estratégicas de algunos de ellos , acumuladas actualmente por algunos países industrializados para protegerse de interrupciones en el suministro a causa de cuestiones de índole política.

Se puede deducir que la explotación de los recursos minerales influye en el desarrollo sostenible de la sociedad, tanto a nivel regional como a nivel global, y que los efectos de una explotación racional y ambientalmente adecuada tienen repercusiones en sus niveles respectivos.

Energía

Tenemos a nuestra disposición energía en diversas formas , por ejemplo en forma de electricidad, que utilizamos para iluminar y hacer funcionar los aparatos del hogar y de la industria; en forma de gasolina ,que hace funcionar los automóviles; en forma de gas que calienta la comida y el agua del baño ,etc. Sin embargo, la fuente principal de energía que disponemos es la que recibimos del Sol en forma de radiación, luz y calor, siendo esta, además, responsable de la formación de energéticos fósiles, como el petróleo, el carbón, y el gas.

Hasta los alimentos, de los que obtenemos la energía para vivir, contienen energía que proviene del Sol.

Energía se explica por la etimología griega original "?????e?a"  "energía", que quiere decir "actividad o fuerza", podemos entender la naturaleza de la energía si aclaramos lo que significa trabajo.

Actualmente, la mayor parte del trabajo pesado se realiza por medio de máquinas que requieren energía, principalmente en forma de combustibles los cuales, al ser quemados, liberan la energía necesaria para transformarla en trabajo. En este sentido, las maquinas se comportan como los humanos, para quienes los combustibles son los alimentos oxidados metabólicamente por las células y transformados en agua y bióxido de carbón en el proceso de respiración celular.

Es importante mencionar que las reservas de combustibles fósiles no son ilimitadas, y si seguimos utilizándolos al ritmo actual, los agotaremos en pocas décadas. La energía es demasiado valiosa como para que la desperdiciemos. Por lo anterior debemos darle un uso racional y sustentable a los combustibles fósiles.

La fuente principal de energía de la Tierra es la radiación solar, la cual, por medio de complicados mecanismos, provoca los movimientos del aire, del agua que fluye por los arroyos, así como la transformación química en las plantas. Por lo tanto el reto actual de los Ingenieros y científicos consiste en encontrar nuevas formas para utilizar dicha energía, que se transforma continuamente.

Solo a través del conocimiento profundo de las diferentes ciencias naturales podremos desarrollar y utilizar las enormes reservas de energía de que dispone la Tierra. La naturaleza de la energía es un problema principalmente de la física; química y la fisicoquímica que investigan las relaciones energéticas de las reacciones químicas de los materiales.

La geología puede explicar porque las principales fuentes actuales de energía se encuentran a grandes profundidades, y en donde podemos encontrar yacimientos susceptibles de ser explotados.

La biología se encarga de estudiar la manera en que la energía solar y sustancias inorgánicas son transformadas por los organismos vivos en biomas o material orgánico.

EL SISTEMA ENERGÉTICO DE LATIERRA

CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA

Nuestro planeta posee un sistema energético muy eficiente; el Sol proporciona diariamente cien mil veces más energía de la que necesitamos; gracias a ella se generan vientos, los cuales, a su vez, utilizamos como fuente de energía.

Debido a que la radiación solar no es constante sobre la superficie de la Tierra, se forman nubes y lluvia, mismas que se disipan parte de la energía que llega a la superficie. La lluvia a su vez, nos proporciona energía indirectamente (Frazer, 1982).

No toda la energía natural de la Tierra proviene del Sol, los movimientos de agua de las maneras son causados por la atracción gravitacional de la Luna y en menor medida por el Sol. También hay energía que llega a la superficie terrestre en forma de calor , proviene de la descomposición radiactiva de materiales en el interior de la tierra , estas dos fuentes de Energía que llega a la superficie terrestre en forma de calor, proveniente de la descomposición radiactiva de materiales en el interior de la Tierra, estas dos fuentes de energía han originado a lo largo de millones de años , la formación de los yacimientos de carbón y de hidrocarburos , de los cuales depende en gran medida nuestra sociedad actual.

De lo anterior puede decirse que la energía de que disponemos y/o utilizamos proviene directamente e indirectamente de la gravitación, la radiación solar y la desintegración radioactiva.

Una manera de clasificar las fuentes de energía se basa en su disponibilidad en el tiempo, y es la siguiente:

• Las que se renuevan continuamente , denominadas fuentes renovables , como son la leña (energía calorífica) , los alimentos (energía muscular) , el viento y el agua (energía mecánica); estas últimas provienen básicamente de la energía solar , y proporcionan 100% de la energía utilizada por el ser humano antes de la Revolución Industrial ; y las que provienen de reservas limitadas , o cuyo proceso de conservación es extremadamente lento , denominadas fuentes no renovables , como el carbón y los hidrocarburos (energía calorífica y química) , que son combustibles fósiles , expresado de otra manera , constituyen energía solar almacenada. Estas fuentes de Energía comenzaron a ser explotadas hace 300 y 100 años, respectivamente. En esta categoría

Se incluye también la energía geotérmica (que es comúnmente considerada como renovable) y la nuclear las cuales no son de origen Solar.

• Volumen relativo de CO2 emitido por cada unidad de energía producida

Termoelectricidad de carbón ——————286

Aceite sintético y gas de carbón ————–150

Carbón usado directamente ——————–100

Combustóleo y gasolina ————————-86

Gas natural ——————————————56

Energía Nuclear————————————17

Fuente: Miller Living, The Enviroment , 1994.

• Costo de generación de energía eléctrica.

Fuente Centavos de dólar / Kilowatt

Celdas fotovoltaicas ————————–30

Termosolar—————————————16

Nuclear ——————————————–15

Termosolar con gas —————————–8

Eólica————————————————8

Carbón———————————————-7

Gas Natural —————————————6

Hidroeléctrica pequeña ————————5

Biomas———————————————-5

Hidroeléctrica Grande————————–4

Geotérmica—————————————4

Fuente: Miller Living, The Enviroment , 1994.

DEMANDA MUNDIAL DE ENERGÍA EQUIVALENTE A TONELADAS DE CARBÓN MINERAL.

Fuente: Adaptado de BMTF, 1990.

CAPACIDAD DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA EN MEXICO 1994

OPORTUNIDADES PARA INCREMENTAR LA EFICIENCIA EN LOS PRINCIPALES DISPOSITIVOS CONSUMIDORES DE ENERGIA DE USO DIARIO

Fuente:Scientific American,1990.Tomado de: OPED (Organización de Países con Economía Desarrollada).

En México la generación, transformación, transmisión, distribución y venta de la energía eléctrica está a cargo del gobierno federal por medio de la CFE (Comisión Federal de Electricidad), empresa paraestatal encargada de realizar todas las actividades necesarias para satisfacer la demanda de la energía eléctrica.

En México se produce energía con una variedad de recursos naturales: hidráulicos, hidrocarburos, viento, sol, carbón, geotérmica, nuclear, mareas, biomas, etc. Diversidad que le permite una planeación energética ambientalmente equilibrada.

La capacidad instalada en plantas de generación asciende a 31,649 mw, siendo importantes los hidrocarburos en la capacidad instalada, las energías renovables representan un 29%.

Las fuentes intermitentes de Sol y del Viento, así como biomas, en la actualidad tienen participación minoritaria en el sistema eléctrico, la energía solar se ha venido usando extensivamente en aplicaciones de electrificación rural y comunicaciones, muchas veces en conjuntos híbridos acoplados con aerogeneradores y respaldos por motores de diésel. Existen alrededor de 10 mw instalados en pequeños módulos solares fotovoltaicos.

La biomasa tiene aplicaciones localizadas en los ingenios azucareros, donde se les usa para el autoabastecimiento de electricidad. En la industria forestal se tiene el antecedente de una planta de generación en el estado de Michoacán que utilizo residuos de sus procesos para generar su propia electricidad.

En líneas de transmisión y distribución, México cuenta con 360 00 Km. La capacidad de transformación en subestaciones asciende a 124000 MVA. La coordinación de la operación del sector eléctrico recae en el Centro Nacional de control de Energía (CENACE), el cual se encarga de llevar a cabo el despacho económico de las diferentes plantas, realizando la planeación a corto, mediano y largo plazo para que se asegure la continuidad de suministro a los usuarios al menor costo posible.

Las centrales geotérmicas , termoeléctricas , las de carbón , ciclo combinado , y las nucleares son utilizadas como carga base, mientras que las térmicas hidroeléctricas cumplen la función de seguir la demanda principalmente en las horas pico , para las cuales también se cuenta con unidades de turbogas que son ideales para esta función , no así por su corto de generación.

PRINCIPALES FUENTES DE ENERGÍA

CARBÓN MINERAL

Se trata de un hidrocarburo sólido, y es también un energético abundante a nivel mundial, en México existe relativamente poco, y solo se produce un 6% de la energía eléctrica nacional al ritmo actual de consumo, la reserva mundial de carbón podría durar de 800 a 1000 años. Su mayor desventaja es que su combustión libera una gran cantidad de CO2 y azufre (2.3 veces más que el petróleo) aunado a esto tenemos el alto riesgo que implica su extracción, que reduce la expectativa de vida de los minerales en 10 años respeto al promedio general de vida por accidentes y daños pulmonares por la inhalación del polvo del carbón (Frazer, 1982).

La mayor parte del carbón mineral tuvo su origen en el periodo geológico llamado carbonífero, que existía una vegetación exuberante que fue la materia prima para la formación de carbón mineral, durante los procesos geológicos que conformaron la morfología actual de la tierra, la turba fue cubierta por diferentes capas de sedimento los cuales fueron sepultándola a profundidades cada vez mayores hasta quedar a varios cientos de metros de profundidad.

Con el tiempo, la presión y el calor del interior de la Tierra convirtieron a la turba en una especie de roca, la cual actualmente es llamada carbón mineral.

Debido a que el carbón se originó a partir de las plantas que vivieron sobre la superficie hace millones de años, recibe el nombre de combustible fósil.

Es necesario excavar profundamente para poder explotar el carbón más valioso, puede ocurrir que las betas de carbón que se encontraban a grandes profundidades hayan sufrido movimientos tectónicos que las transportaron hasta la superficie o cerca de ella .En estos casos, es posible explotar el carbón mineral en minas a cielo abierto.

USOS DEL CARBON MINERAL.

Durante siglos, el carbón fue utilizado con fines de calefacción, debido a que proporciona mayor calor que las mismas cantidades madera, ocasiona contaminación del aire que respiramos.

El azufre es uno de los compuestos más dañinos que contiene el carbón, ya que durante la combustión reacciona con el oxígeno para formar bióxido de azufre, gas muy venenoso que al combinarse en el agua de lluvia forma ácido sulfúrico; este fenómeno es llamado lluvia acida.

El carbón mineral es utilizado para producir, además de gas y de coque (utilizado en la producción del acero) y mediante técnicas de refinado, una serie de productos para la industria farmacéutica y para la fabricación de plásticos, pinturas y conservadores de alimentos.

YACIMIENTOS PETROLÍFEROS.

Los yacimientos petróleos , tienen origen similar al del carbón , se originaron probablemente a partir de plantas y animales que vivían en los mares x que cubrían la superficie terrestre , hace 400 a 500 años , por ser un recurso no renovable se le tiene que dar un uso racional y sustentable.

Los restos de estos organismos cayeron al fondo y se mezclaron con lino, fueron cubiertos por sedimentos provenientes de los ríos, lo que evito el contacto con el oxígeno del agua, necesario para su descomposición .Bajo el peso de las capas de sedimento aumento la presión y la temperatura para formar el combustible fósil que conocemos como hidrocarburos, siendo uno de ellos el petróleo.

El petróleo contiene, al igual que el carbón, carbonos e hidrógenos en diferentes proporciones específicas, las cuales determinan si el combustible obtiene consistencia solida (carbón) o fluida (petróleo); El petróleo contiene mayor cantidad de hidrogeno por lo cual es más ligero y contiene mayor poder calorífico que el carbón en proporción 1:1:5; la palabra petróleo proviene del latín petroleum.

Que significa aceite de piedra, debido a que las rocas que contienen hidrocarburos están compuestas por millones de granos unidos entre si dejando huecos se pueden acumular los hidrocarburos. Una vez que el yacimiento se encuentra vacío, la roca de la cual se extrajo se encuentra casi en las mismas condiciones que al inicio quedando además, siempre una cantidad de petróleo.

Debido a deformaciones de la corteza terrestre, estas capas impermeables pueden formar trampas de petróleo en las cuales se acumula petróleo, formando yacimientos.

Normalmente queda agua atrapada en las mismas capas de rocas que los hidrocarburos, los cuales contienen, tanto petróleo, como gas natural, el cual por ser más ligero ocupa las partes más altas de yacimiento, mientras que el agua, que en más densa ocupa la parte inferior del yacimiento.

Debido al espacio limitado y a las altas temperaturas en los yacimientos se encuentran los 3 componentes a alta presión, lo cual ocasiona que el petróleo suba a través de pozos al ser perforadas las capas almacenadoras.

USOS DEL PETRÓLEO

El uso como combustible es la gasolina que se quema de madera explosiva, al ser encendida por chispas eléctricas en los cilindros del motor, proveyendo de energía a los pistones, que son los que finalmente ponen en movimiento al automóvil los automóviles utilizan productos derivados del petróleo además de los de combustibles y para lubricar, también las mangueras, y el ventilador del sistema de enfriamiento, el recubrimiento de las defensas, el tablero, el volante, las llantas y muchas cosas más son productos derivados del petróleo, inclusive el pavimento (carpeta asfáltica ) es de o asfalto son derivados del petróleo.

Su combustión que una gran emisión de carbono en forma de co2, que filtra parcialmente los rayos que vienen del sol, y permite el escape de solo una parte de esa radiación, facilitando así el calentamiento gradual de la atmosfera lo que se ha llamado "efecto invernadero".

Se debe fomentar el uso del transporte colectivo.

Por lo expuesto anteriormente debemos cuidar las reservas de hidrocarburos que todavía quedan, minimizando y haciendo más eficiente su uso como combustible; además debemos buscar alternativas que provengan de fuentes renovables para que sea sustentable esta parte de energía.

• Gas

Es el más limpio de todos los energéticos naturales, ya que emite aproximadamente 30% menos de gases contaminantes que la gasolina, tiene una alta eficiencia energética y el más utilizado para la calefacción doméstica.

El gas que es utilizado como fuente de energía para cocina, calefacción y con fines industriales, en un compuesto a base de hidrocarburos de propiedades diferentes, de acuerdo con la forma y los procesos seguidos para obtenerlo.

Los yacimientos de gas pueden ser explotados de manera similar, a partir de la reformación de pozos.

El gas natural se ha convertido en una fuente de energía cada vez más preciada, y menos dañina al medio ambiente que las otras fuentes de energía antes mencionadas.

El gas natural debe ser también purificado, pasándolo a través de compuestos químicos que le quitan la humedad, el ácido sulfúrico y el bióxido de carbono, entre otros al producto final que es inodoro- se le agregan ciertos productos que le dan un mal olor, de esta manera se pueden detectar posibles fugas.

Bajo los niveles de consumo actuales, las reservas mundiales conocidas de gas cerca de 50 años. Sin embargo, continuamente se encuentran nuevos yacimientos lo cual podría prolongar el uso de esta fuente de energía hasta finales del siglo XXI si es que no aumenta considerablemente el consumo de este energético, pero va llegar el momento, al igual que con las fuentes de energía mencionadas anteriormente, en que se agoten las reservas, por lo anterior es importante que todas la fuentes de energía se utilicen en forma racional y sustentable para prolongar su agotamiento y se busque y se encuentren nuevas formas de energía y se establezcan para prolongar que las generaciones futuras de ciudades, tengan las fuentes nuevas formas de energía y se establezcan para prolongar que las generaciones futuras de ciudades, tengan las fuentes nuevas de energía disponibles y acceder a las fuentes renovables de energía.

• Gas a partir de carbón mineral y petróleo

Desde fines del siglo XIX se descubrió que al calentar el carbón se evite un gas que al ser quemado, produce una flama muy luminosa, lo cual fue aprovechado para iluminar los obscuros talleres de las primeras fábricas de la revolución industrial; su uso se extendió rápidamente para la iluminación de las ciudades.

El uso de este gas obtenido a partir del carbón con fines de calefacción fue un aumento, una vez que la iluminación de las calles fue sustituida progresivamente por el suministro de la energía eléctrica. Otro problema es la toxicidad que tenían los altos contenidos de monóxidos de carbono que contenía aquel gas por lo que tuvieron que desarrollarse procesos catalíticos especiales para removerlo.

Como se mencionó anteriormente, las reservas de carbón mineral tampoco son infinitas, a pesar de ser mayores que las de petróleo, por lo que es necesario buscar procesos más eficientes y formas alternativas para calefacción de nuestros hogares y lugares de trabajo.

• Energía Nuclear

Actualmente, la reacción nuclear que se utiliza para la generación de energía en la fisión.

En relación con el tipo de energía que se obtiene a partir de la fuerza de atracción que mantiene unidos a los protones y los neutrones de los núcleos atómicos podemos diferenciar entre la fisión o desintegración de núcleos atómicos grandes y la fusión que consiste básicamente en unir los núcleos de átomos pequeños para formar otros más grandes.

• Energía solar

Solo cerca del 47% de la energía irradiada por el sol llega realmente a la superficie terrestre, ya que una parte es reflejada directamente al espacio por las capas superiores de la atmosfera, mientras que la mayor parte es absorbida por esta incluyendo el efecto de las nubes.

Las regiones ecuatoriales son las que perciben la mayor irradiación y las regiones polares reciben la menor, aun en las regiones nórdicas, relativamente frías y nubladas, la energía solar que llega a la superficie nuclear a veces sobrepasa a las necesidades energéticas.

La energía solar era utilizada por medio de paneles de tubería con agua que calentaba por su exposición al sol y era acumulada en un tanque para uso doméstico si se añade sal al agua quedar vapor que podría ser utilizado para generar electricidad (energía termo Solar)

La energía solar pasiva consiste en diseñar las construcciones tomando en cuenta la orientación, iluminación, ventilación, etc. de manera que en verano sean frescas y en invierno cálidas. Este sistema es más eficaz de lo que realmente se piensa.

• Colectores térmicos solares

Una forma de almacenarla es calentando agua, que pasa atreves de colectores (que en principio son ductos negros por donde fluye el agua, generalmente colocados en los techos), y guardarla en recipientes aislados.

Es posible concentrar la radiación solar por medio de espejos planos y parabólicos, lupas, y otros dispositivos, para lograr mayores temperaturas, como las requeridas para la generación de vapor o en núcleos procesos industriales.

Los colectores pueden ser de tubo de cobre pintados de negro, conductores de aluminio con un recubrimiento especial que pueden calentar el agua en ambientes con temperaturas por debajo del punto de congelación.

En diferentes regiones se han desarrollado grandes "hornos solares", los cuales concentran la radiación solar de tal forma que se generan temperaturas de hasta 3300° como en la región de los pirineos, con lo cual es posible producir vapor y mover grandes turbinas para generar electricidad, o fundir sin impurezas minerales y con alto punto de fusión.

• Celdas fotovoltaicas

Los colectores, los hornos y las plantas solares, recogen y concentran la energía proveniente del sol, mientras que otros tipos de colectores, llamados celdas fotovoltaicas o fotoceldas transforman la radiación solar en energía eléctrica sin tener que utilizar un generador. La clave para este procesos radica en el llamado efecto fotoeléctrico que se origina al incidir radiación luminosa sobre semiconductores como el silicio, el sulfito de cadmio o arsenito de galio, los cuales electrones a un metal adyacente.

Una sola caída produce muy poca corriente, por lo que si se quisiera producir la misma cantidad de energía que una planta tradicional, sería necesario tapizar con una gran cantidad de ellos grandes regiones alrededor de las ciudades.

Los desiertos y regiones semiáridas podrían utilizarse en estos fines las fotoceldas son todavía demasiado costosas y tienen una baja eficiencia, por lo que tampoco pueden competir contra el medio de la energía eléctrica producida de manera tradicional y que tienen también la ventaja de poder producir electricidad de noche, mientras las celdas solares dependen de la incidencia de la luz solar.

En estados lucidos existen ya pequeñas ciudades que dependen casi totalmente de energía fotovoltaica tiene la ventaja de no producir contaminación y la desventaja de ser cara (aunque se está logrando disminuir sus costos); su eficiencia es diez veces menor que la del proceso de fotosíntesis.

Existen propuestas de construir un satélite que pueda generar energía eléctrica en el espacio para enviarla a la tierra, ya que las celdas solares son más eficientes en el espacio debido a la sustancia de la atmosfera y por qué el sol casi siempre brilla allá, lo más conveniente es enviar los paneles al espacio y construir ahí los gigantescos colectores, puesta en marcha del programa del transbordador espacial, y la falta de atracción gravitacional en el espacio hacen que esto sea posible en un tiempo no muy lejano.

Los satélites generadores deben de ser puestos en órbita geoestacionarias (que este siempre sobre el mismo punto de la superficie terrestre) la radiación solar seria transformada en un rayo de micro ondas (como la de los hornos) posteriormente recibida por antenas parabólicas (que cubrirían un área de cerca de 100 kms2) y transformada de nuevo en electricidad para suministrar a las líneas de red eléctrica. El calor por este rayo podría quemar la superficie se llegara a desviarse y errar el blanco, sin embargo debe ser posible interrumpir automáticamente la transparencia en esos casos.

• Energía geotérmica

La tierra pose su propia "fuente de calor" en el interior, que es conocida como energía geotérmica, en estas fuentes la temperatura aumenta con la profundidad.

Hay geiseres o fuentes de aguas termales que brotan del subsuelo a altas temperaturas.

Los geiseres se originan a partir de agua que que se calienta sobre el punto de ebullición al pasar por rocas calentadas por gran cantidad de calor emitido desde el núcleo terrestre. Que es transmitido a las rocas sobre yacentes, principalmente por convección.

Aun en regiones en las que no ocurren sismos ni existen volcanes, es posible encontrar manantiales de aguas termales o de vapor que, al igual que el gas natural y el petróleo, se encuentran atrapadas en rocas porosas. Las temperaturas muy altas provocan una sobrepresión que evita que se evapore el agua, hasta que se perforan y logran fluir a la superficie, en donde se evapora y puede ser utilizada para mover turbinas y generadores al igual que con el vapor generado a partir de combustibles fósiles.

Una planta de este tipo se encuentra en geiser california, de la cual se obtiene energía equivalente a 13 millones de barriles de petróleo al año, suficientes para abastecer con electricidad a una ciudad con 1,000000 de habitantes.

El agua se tiene que reinyectar al subsuelo, teniendo cuidado de no hacerlo demasiado cerca de los pozos de extracción, para no enfriarlos.

En algunos existen rocas a altas temperaturas, pero que no son permeables. Existen planes y proyectos piloto para perforar en esas rocas, generar fracturas en ellas e inyectar agua a temperatura ambiente ,la cual se calentara al entrar en contacto con la roca caliente y será extraída a través de otro pozo para ser utilizada, se llaman " hot dry rock", el principal problema consiste primero, en suficientes fracturas para lograr la superficie necesaria para intercambiar el calor, y por otro lado, encontrar el otro extremo de las fracturas por el cual pueda ser extraída el agua caliente. Una importante desventaja en este sistema radica en la posibilidad de contaminar mantos de agua dulce, que podrían requerirse para otros usos. Además, existe la limitante de que son pocos los sitios adecuados disponibles.

• La geotermia y su relación con las áreas naturales protegidas en México.

Algunas y campos geotérmicos forman parte de importantes reservas destinadas a la conservación de la vida silvestre.

Actualmente cerca de 8000 000 de hectáreas del territorio nacional se encuentran bajo protección legal para la preservación de la vida silvestre. Más de 150 sitios han sido decretados como áreas naturales protegidas, cuyos orígenes y objetivos se han ido modificando conforme han evolucionado las leyes y dependencias que las crean o promueven .importantes zonas geotérmicas del país forman parte de dichas reservas.

Se puede decir que hay beneficios al obtener energía por campos geotérmicos un importante sector del bosque contaría con su programa permanente de recuperación y restauración.

El uso no eléctrico de la energía geotérmica podría destinarse a operar invernaderos forestales y desarrollar en ellos especies nativas consideradas un riesgo de captación.

El desarrollo geotérmico podría fomentar el desarrollo rural brindando facilidades para instalar plantas para producción de hongos comestibles o cultivos florícolas, diversificando el uso productivo del recurso geotérmico.

En conclusión, se observa que el aprovechamiento de la energía geotérmica en nuestro país manifiesta una gran relación con los programas de protección ambiental, emprendidos por el gobierno de México. Hay de acuerdo, denominado CE-oese-004/89, establece los primeros lineamientos y criterios ecológicos aplicables para la selección, exploración y preparación de sitios destinados a la instalación de sistemas geo termoeléctricos, así como para la construcción de los mismos, en atención a esta política C.F. E. ha iniciado una serie de medidas preventivas y correctivas en sus proyectos geotérmicos, con la situación de armonizar el aprovechamiento de este recurso a su entorno ecológico.

• Energía hidroeléctrica

En la actualidad se obtiene cerca del 5 % de energía total y 25% de la energía eléctrica mundial de plantas hidroeléctrica. En nuestro país, más del 30% de la electricidad que consumimos proviene de hidroeléctricas.

Actualmente las presas se utilizan aprovechando la fuerza del agua para mover turbinas y así generar electricidad. La mayor parte de la energía proveniente de las aguas en movimiento es utilizada hoy día para generar electricidad. Esto se logra con turbinas que son colocadas directamente en las corrientes de los ríos o en presas que son construidas para almacenar el agua, la cual es luego enviada a través de grandes tubos aguas abajo, donde se encuentran las plantas generadoras.

La mayor desventaja de este método en su costo ecológico ya que la vinculación de los ecosistemas ripiaros destruye los habitas de muchas especies, algunas de las cuales podrían estar en peligro de extinción lo que hace necesario el realizar cuidadosos estudios de impacto ambiental previos a la construcción de las presas. El costo de operación de pequeñas hidroeléctricas es un poco más elevado que el de las grandes, pero desde el punto de vista de la sustentabilidad y uso racional del agua son más convenientes.

• Energía del mar

La energía del mar aprovecha el movimiento de las mareas. Su funcionamiento se basa en los mismos principios que las hidroeléctricas, utilizando la fuerza del agua para mover turbinas.

El agua de los océanos en movimiento contiene una inmensa cantidad de energía poco aprovechada hasta la fecha.

Las mareas son más confiables por su ritmo cíclico que las lluvias que proveen de agua las presas. En lugares con mareas fuertes podemos almacenar el agua durante la marea alta y pasarla a través de turbinas durante la marea baja para generar electricidad. La desventaja principal de este tipo de plantas, es que solo pueden producir electricidad dos veces al día por un par de horas, por lo que no se puede garantizar un suministro continuo de corriente; además no siempre ocurre la marea baja al mismo tiempo en que hay la mayor demanda de energía.

Cada vez hay mayor interés en la energía contenida en el olaje del mar, que sería una fuente de energía mucho más confiable que las mareas, ya que ocurre continuamente.

Los ingenieros japoneses están desarrollando un método para aprovechar la energía de las olas va ser un reto para los técnicos, ingenieros y científicos construir las plantas para resistir tormentas excepcionalmente fuertes, que al mismo tiempo, generan energía bajo condiciones normales. También será necesario proteger las partes metálicas contra la corrosión y desarrollar mecanismos de sequedad eficientes.

Otra desventaja seria la poca energía que se obtiene para el monto de inversión; es decir en un método caro.

• Energía a partir de biomasa

A pesar de que la mayor parte de la radiación solar que cae sobre la superficie terrestre se disipa por reflexión, cerca del 0.1% es aprovechada y almacenada por las plantas por medio de la fotosíntesis la humanidad ha utilizado esta energía química almacenada hace miles de años como combustibles en forma de leña y carbón, a nivel mundial, la leña constituye 15% de los energéticos utilizados. A diferencia del gas, carbón y petróleo, se trata de un recurso natural renovable. Hoy en día es posible aprovechar la energía almacenada por el crecimiento anual de las plantas.

Se pueden considerar como fuentes alternas de energía diferentes derivados o productos provenientes directamente o indirectamente de seres vivos, que se pueden encontrar en estado sólido, líquido y gaseoso a saber:

Solido: la leña, el energético tradicional.