Cultura científica 4 ESO. En conexión

DEMO

ESO

4

CULTURA CIENTÍFICA

INCLUYE NUEVO

PROYECTO DIGITAL BANCO DE RECURSOS Y LIBRO DIGITAL

S. Clemen te , A . D o m í n gue z , E. G ó m e z , M. La d e r o , A. B. R ui z , J. M. S á n c h e z , V. E. S a n t o s

aprender es crecer

en conexión

APRENDER ES CRECER EN CONEXIÓN es un proyecto educativo de Anaya Educación para el cuarto curso de la ESO. En la realización de este libro han intervenido:

Autoría de las unidades: Unidad 0. V. E. Santos y M. Ladero, doctores en CC. Químicas y profesores titulares en la Universidad Complutense de Madrid.

Unidad 1. J. M. Sánchez, licenciado en CC. Matemáticas y DEA en Historia de la Ciencia. Responsable del Área de Astronomía del Museo de las Ciencias de Castilla-La Mancha.

Unidades 2, 3 y 4. E. Gómez, Dr. en CC. Químicas, profesor de enseñanza secundaria y bachillerato y profesor asociado en la Universidad Complutense de Madrid.

Coordinación editorial: Teresa Mesegar.

Edición: Almudena Alcón, Esther Fernández, M.a Isabel García, Marco Sánchez y Mercedes Sacristán.

Diseño: Dirección de arte: Javier Serrano.

Cubierta: Marta Gómez Peso. Interiores: Marta Gómez Peso y Francisco Javier Martín. Desarrollo gráfico de cubierta: Juan Carlos Quignon.

Ilustraciones y gráficos: Arturo Asensio, M.a Carmen Fuente, Rosalía Martínez, David Menéndez, Carlos Moreno, Sofía Pérez Huerta y Pablo Vázquez.

Maquetación: Eduardo Martín Lara.

Corrección: Sergio Borbolla.

Edición gráfica: Ana Rosa Gómez Cano.

Las normas ortográficas seguidas en este libro son las establecidas por la Real Academia Española en la Ortografía de la lengua española, publicada en el año 2010.

Nuestras publicaciones mantienen el rigor en el uso y en la selección de los contenidos, en las imágenes y en el lenguaje, para cumplir con la no discriminación por razón de género, cultura u opinión.

Unidades 5 y 6. S. Clemente, licenciada y DEA en Bioquímica, y A. Domínguez, licenciada en CC. Biológicas y CC. Ambientales, ambas profesoras de enseñanza secundaria y bachillerato; A. B. Ruiz, Dra. en CC. Biológicas, profesora de enseñanza secundaria y actualmente investigadora en el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias.

Fotografías: AGE Fotostock; Agencia EFE; Archivo Anaya (6x6 Producción Fotográfica; Alcón, A.; Candel, C.; Cosano, P.; Estrada-Nora, R.; García Pelayo, Á.; Grupo Anaya; Fuente, M. C.; Hernández Moya, B.; Hidalgo-Lopesino; Leiva, Á.; Lezama, D.; López-Archilla, A.; Matin, J.; Martín, J. A .; Martínez, C.; Ortega, Á.; Ortiz, J.; Osuna, J.; Padura, S.; Peñuela Py, E.; Pérez de Tudela, M.; Rivera Jove, V.; Ruiz, J. B.; Sabán, J. C.; Sánchez, J.; Steel, M.; Vázquez, A.; Valls, R.); Corbis/Cordon Press; ESA; ESA/ Hubble and NASA; ESA/Manuel Pedoussaut; ESA/ Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/ IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; ESA/S. Corvaja; Getty Images; INGimages; NASA; NASA/CXC/SAO; NASA Earth Observatory/NOAA NGDC; NASA/ ESA; NASA/ESA/CRAL/LAM/STScI; NASA/Jeff Schmaltz/LANCE/EOSDIS Rapid Response; NASA/ JHUAPL/SwR; NASA/JPL/University of Arizona; NASA/JPL-Caltech; NASA/JPL-Caltech/ASI/ USGS; NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU; NASA/JPLCaltech/Space Science Institute/Planetary Science Institute; 123RF.

IMPORTANTE. Las actividades propuestas en este libro deben ser realizadas en cuadernos u hojas sueltas; nunca en el propio libro.

Los enlaces a las páginas web que aparecen en este libro han sido revisados en la fecha de su impresión.

La editorial no se hace responsable de las modificaciones o las anulaciones que se produzcan en ellos con posterioridad a dicha fecha.

© GRUPO ANAYA, S.A., 2021 - C/ Juan Ignacio Luca de Tena, 15 - 28027 Madrid.

Reservados todos los derechos. El contenido de esta obra está protegido por la Ley, que establece penas de prisión y/o multas, además de las correspondientes indemnizaciones por daños y perjuicios, para quienes reprodujeren, plagiaren, distribuyeren o comunicaren públicamente, en todo o en parte, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución artística fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la preceptiva autorización.

CONTENIDOS DEL CURSO Contenidos

La ciencia y la información Pág. 7

1

El conocimiento del universo Pág. 23

2

Tecnología, recursos y medio ambiente Pág. 51

3

La energía y el desarrollo sostenible Pág. 75

4

Los materiales y la sociedad Pág. 95

5

Las enfermedades y los problemas sanitarios Pág. 119

6

Conservación de la salud y calidad de vida Pág. 141

1.

2.

3.

El método científico. Pág. 8 La comunicación científica. Pág. 12 La divulgación científica. Pág. 16 Practica lo aprendido. Pág. 20 Tarea final. Analiza noticias de ciencia. Pág. 22

1. El conocimiento del universo a través de la historia. Pág. 24 2. La estructura y el origen del universo. Pág. 32 3. El conocimiento del sistema solar. Pág. 38 4. ¿Estamos solos en el universo? Pág. 44 Practica lo aprendido. Pág. 48 Tarea final. Inventa extraterrestres «creíbles». Pág. 50 1. El animal tecnológico. Pág. 52 2. El uso de los recursos. Pág. 54 3. Las consecuencias del avance tecnológico. Pág. 56 4. El agotamiento de los recursos. Pág. 60 5. Los residuos. Pág. 62 6. La contaminación. Pág. 66 Practica lo aprendido. Pág. 72 Tarea final. Una gestión sostenible. Pág. 74 1. Los recursos energéticos. Pág. 76 2. Cómo utilizamos la energía. Pág. 78 3. El problema energético. Pág. 82 4. Soluciones globales a un problema global. Pág. 88 Practica lo aprendido. Pág. 92 Tarea final. El «misterioso» recibo de la luz. Pág. 94 1. Los materiales: motores de la historia. Pág. 96 2. Materiales de hoy. Materiales metálicos. Pág. 100 3. Materiales de hoy. Materiales no metálicos. Pág. 104 4. Otros materiales actuales. Pág. 108 5. El futuro está aquí. La nanotecnología. Pág. 110 6. Nuevos materiales, nuevos problemas. Pág. 114 Practica lo aprendido. Pág. 116 Tarea final. Escribe la historia de algún objeto. Pág. 118

1.

2.

3.

a salud y la enfermedad. Pág. 120 L Las enfermedades a lo largo de la historia. Pág. 126 Las enfermedades en la sociedad actual. Pág. 132 Practica lo aprendido. Pág. 138 Tarea final. La obesidad infantil. Pág. 140

1. Nuestras defensas naturales. Pág. 142 2. Las enfermedades a lo largo de la historia. Pág. 146 3. Las técnicas de diagnóstico. Pág. 152 4. La prevención y los estilos de vida saludables. Pág. 156 Practica lo aprendido. Pág. 158 Tarea final. Las alergias. Pág. 160

ASÍ ES TU LIBRO

1 La apertura de la unidad Cada unidad se inicia con una presentación motivadora de aquellos asuntos que se tratarán.

Se pretende que el alumnado reflexione un instante sobre aspectos del tema que conoce, los que no conoce y los que quiere conocer.

Para ello, la página cuenta con: •U n breve texto introductorio con el que iniciar una dinámica en la que predominará el diálogo.

•U n esquema de los contenidos de la unidad para que el alumnado se haga una primera idea de cuáles serán los temas a tratar.

• Una imagen motivadora acompañada con una propuesta para realizar dinámicas de aprendizaje cooperativo y detectar ideas previas.

2 Desarrollo de los contenidos Los textos son muy claros y están estructurados de modo compatible con las estructuras de pensamiento de los estudiantes. Los conceptos aparecen agrupados en categorías y los puntos más importantes aparecen destacados.

Los textos se apoyan en numerosos esquemas, fotografías y gráficos que ayudan a su comprensión y que aportan la imprescindible referencia visual.

3 Actividades Las actividades que se plantean durante el desarrollo de la unidad son de diversos tipos: •C omprende, piensa, investiga… Son preguntas y actividades que sirven para afianzar el aprendizaje de los contenidos y para desarrollar competencias clave.

•T rabaja con la imagen. Son actividades que se desarrollan a partir de la observación de gráficos, fotografías o ilustraciones y que pretenden la aplicación de los conocimientos adquiridos.

Los iconos asociados a las actividades sugieren la metodología que puede aplicarse más aconsejable en cada caso.

4 Opina Al finalizar algunos de los apartados de la unidad se ofrecen, destacadas mediante un recuadro, estas propuestas.

•E n ellas se suele partir de un texto relacionado con algún artículo de la actualidad científica y tecnológica.

•A sociadas al texto se plantean algunas actividades cuyo objetivo es fomentar el espíritu crítico del alumnado. Con estos ejercicios se solicita la preparación de opiniones argumentadas en hechos o evidencias para exponer en el aula de forma individual o a través de debates.

5 Practica lo aprendido La parte final de la unidad es una batería de actividades organizadas en tres grupos: •E l primer grupo de actividades sirve para afianzar, a través de esquemas y resúmenes, los contenidos estudiados.

•E l segundo grupo consta de ejercicios para los que el alumnado necesitará relacionar varios contenidos y aplicar algunas de sus destrezas o competencias clave para interpretar o deducir.

•E l tercer grupo son actividades para avanzar más allá de los estándares de aprendizaje. Para su resolución, el alumnado deberá investigar sobre algunos asuntos que puedan resultarles especialmente interesantes.

6 Tarea final La tarea del final de la unidad sirve para desarrollar, a través del trabajo cooperativo, la capacidad del alumnado para planificar y emprender pequeños proyectos con creatividad, responsabilidad y motivación.

Se trata de actividades de mayor exigencia y recorrido temporal, que deben ser abordadas mediante equipos de trabajo que han de funcionar de manera coordinada, equitativa y armoniosa. Así se aporta un valor añadido al aprendizaje.

La web del alumnado y de la familia en anayaeducacion.es

¿Qué es? Un espacio lleno de recursos digitales para mejorar tu aprendizaje. ¿Cómo accedo? Regístrate en nuestra web e introduce el número de licencia que encontrarás al abrir este libro. ¿Cuándo accedo? Cuando el icono indique que en www.anayaeducacion.es dispones de recursos relacionados con el contenido que estás estudiando. Y, por supuesto, visita la web siempre que quieras descubrir y aprender más.

3 La energía y el desarrollo sostenible Energía y cambio climático Las actividades humanas relacionadas con la energía, en especial el uso de combustibles fósiles, están generando una crisis ambiental de proporciones desconocidas. Las emisiones de CO2 están calentando el planeta por incremento del efecto invernadero, y esto está alterando el sistema climático global.

La comunidad científica ha reconocido que ese cambio climático, con sus efectos ambientales y socioeconómicos, es el principal problema que tendremos que afrontar en los próximos años.

El desafío más urgente, por tanto, es lograr la reducción de las emisiones contaminantes. No obstante, deberíamos plantearnos un objetivo más amplio: la gestión sostenible de la Tierra.

Qué vas a estudiar 1 Los recursos energéticos.

2 Cómo utilizamos la energía.

3 Los problemas del uso de la energía.

4 Soluciones globales a un problema global.

Pensamos en grupo La energía constituye la base de infinidad de actividades cotidianas sin las cuales nuestro estilo de vida sería imposible.

Observad la imagen y analizad qué aspectos están relacionados con la energía y comentad cuáles creéis que pueden ser los impactos ambientales que provoquen.

Los recursos energéticos La humanidad siempre ha necesitado energía para su subsistencia y su desarrollo. Nuestro progreso ha ido unido a nuestra capacidad para obtener y consumir energía de los llamados recursos energéticos.

1.1 Historia del uso de la energía Cada persona consume, solo con su actividad vital, una cantidad de energía de unos 100 vatios (W), es decir, unas 2 400 kcal/día, que se obtienen de los alimentos que se ingieren. Ese consumo energético básico ha aumentado constantemente a lo largo de la historia, debido a la incorporación progresiva de nuevas fuentes de energía. Así:

❚❚ En las sociedades de cazadores-recolectores de la prehistoria, el uso del fuego, procedente de la quema de biomasa (leña, grasas, excrementos…), elevó el consumo personal hasta unos 500 W.

❚❚ En las primeras civilizaciones agrícolas, la energía para calefacción, tratamiento de alimentos o iluminación procedía de la biomasa, y la fuerza para transporte y carga era proporcionada por animales.

En total, el consumo personal subió a unos 600 W. Con la aparición de actividades como la cerámica o la metalurgia y la incorporación moderada del uso del carbón (de poder calorífico mayor que la biomasa), el consumo llegó a unos 1 100 W.

❚❚ La Revolución Industrial pudo llevarse a cabo gracias a la incorporación masiva del carbón como recurso energético. Esto permitió mover máquinas, una metalurgia avanzada y la generación de electricidad. El consumo se disparó hasta los 4 000 W.

❚❚ En el siglo xx, el petróleo, primero, y la energía nuclear, después, impulsaron la civilización tecnológica moderna como la concebimos ahora. En la actualidad, la vida no puede imaginarse sin energía. Su uso ha aumentado progresivamente y, en una civilización tecnológica, cada persona consume unos 11 000 W.

Trabaja con la imagen Construye una línea del tiempo sencilla en la que ordenes y resumas la evolución del consumo energético del ser humano a lo largo de la historia.

Deduce. Si un ser humano consume unos 100 W solo con su actividad vital, ¿por qué en la actualidad ese consumo se estima de 11 000 W?

Evolución del consumo energético humano

Potencia consumida en vatios

1

12 000 10 000 8 000 6 000

Transporte y comercio Industria y agricultura Economía doméstica Alimentación

4 000 2 000 0 Seres humanos primitivos

78

Culturas basadas en la caza

Civilización agrícola primitiva

Civilización agrícola avanzada

Civilización industrial

Civilización tecnológica

UNIDAD

1.2 Las fuentes de energía

Fuentes de energía Según su regeneración son

Las fuentes de energía son todos aquellos materiales o procesos naturales de los que obtenemos energía para realizar nuestras actividades.

Una fuente de energía no es un recurso energético si no es asequible y explotable. Por eso, las que utilizamos más son las que concentran mucha energía y son fáciles de obtener. Por orden de importancia son:

No renovables

Renovables Hidráulica

■ Los combustibles fósiles

Carbón

Son el carbón, el gas natural y los derivados del petróleo. Se originaron hace millones de años, cuando restos de seres vivos quedaron sepultados bajo sedimentos y se transformaron en estas sustancias que llevan energía química almacenada.

Primarias

Es, sobre todo, el uranio. Este elemento, capaz de emitir energía al desintegrarse sus átomos, se obtiene de determinados minerales.

Solar

Primarias

■ Los «combustibles nucleares»

3

Petróleo Eólica

■ El agua y el aire en movimiento Gas natural

La energía solar y la gravedad impulsan las corrientes de agua de los ríos, de las mareas y del oleaje, así como el viento. Estos fenómenos contienen energía cinética debido a que son masas en movimiento.

■ La biomasa

Biomasa

Geotérmica

Se llama así a los materiales combustibles procedentes de seres vivos (leña, alcoholes, biogás…) que contienen energía química almacenada por estos seres.

Nuclear

■ El Sol

El interior terrestre (el manto y el núcleo) está muy caliente. En determinadas zonas, las rocas calientes están más cerca de la superficie y este calor es intenso a pocos metros de profundidad bajo la corteza.

Secundarias

■ El calor interno de la Tierra (energía geotérmica)

A partir de las primarias se obtienen

Combustibles

Electricidad

Secundarias

Debido a las reacciones nucleares que experimenta, nuestra estrella emite grandes cantidades de energía en forma de luz y calor, que llegan a la Tierra.

Comprende, piensa, investiga…

1

Investiga. Realiza las consultas que necesites y averigua cuáles son los principales usos que damos a cada una de las fuentes de energía que se citan en el texto.

2

Argumenta. Los rayos producidos en las tormentas son una potencial fuente de gran cantidad de energía eléctrica. Sin embargo, no se consideran un recurso energético. Razona por qué.

79

2

Cómo utilizamos la energía Para aprovechar una fuente de energía, tenemos que ser capaces de emplear la energía que nos aporta para realizar alguna tarea.

A veces, la energía se usa directamente. Por ejemplo: la energía cinética del viento, para mover un velero; el calor del Sol, para secar la ropa; o la energía de una corriente de agua, para hacer girar un molino hidráulico.

En cambio, casi siempre es necesario transformar la energía de la fuente energética en otra forma de energía aprovechable.

2.1 Transformamos la energía Casi toda la energía que obtenemos de las distintas fuentes energéticas se transforma en electricidad, en calor o en movimiento.

■ La producción de electricidad

La electricidad es la forma de energía que más utilizamos en la actualidad. Sin ella, nuestra tecnología no es posible. Se obtiene de tres modos principales:

❚❚ Mediante generadores electromagnéticos (dinamos y alternadores). En estos dispositivos, la electricidad se induce haciendo girar varias bobinas de cobre dentro del campo magnético generado por potentes imanes. La energía cinética que hace girar las bobinas procede de corrientes de agua, del viento o de vapor de agua a presión.

❚❚ Mediante células fotovoltaicas. Estos elementos son materiales que producen electricidad directamente al recibir la luz.

❚❚ Mediante reacciones químicas. Determinadas reacciones químicas producen electricidad. Las empleamos en las pilas y las baterías.

Trabaja con la imagen 1 Investiga. Fíjate en el esquema del generador electromagnético y cita las principales formas que existen para hacer girar las bobinas en el interior del campo magnético. ¿Qué material se emplea preferentemente en las células fotovoltaicas? ¿Qué sustancias se suelen emplear en las baterías?

Principales formas actuales de generar electricidad Generador electromagnético

Generación de vapor de agua a presión calentando agua mediante combustiones o fisión nuclear

Células fotovoltaicas

Generación de agua en movimiento (energía hidráulica) Aprovechamiento del aire en movimiento (energía eólica)

80

Baterías (reacciones químicas)

3

UNIDAD

■ La obtención de calor

Métodos de obtención de calor

Necesitamos calor, sobre todo para producir el vapor de agua a presión que mueve los generadores electromagnéticos, pero también para fundir metales, para calentar nuestras viviendas, para cocinar…

Combustiones

Humos

O2

Podemos obtener calor de varias formas:

Luz Calor

❚❚ Mediante combustiones. Utilizamos combustibles de todo tipo en quemadores, donde se los hace arder al combinarlos con el oxígeno. Estas reacciones desprenden calor, luz, gases y partículas.

Reacciones nucleares

❚❚ Mediante reacciones nucleares. En los reactores

Energía capaz de producir calor

nucleares se provoca la ruptura o fisión de un núcleo pesado de uranio en otros más ligeros. Esto libera gran cantidad de energía térmica.

❚❚ De la radiación solar. El Sol envía energía a la Tie-

Radiación solar

rra, que puede aprovecharse y concentrarse mediante colectores solares térmicos.

Agua fría

❚❚ De la energía geotérmica. Esta energía de las profundidades de la Tierra se extrae al exterior mediante una conducción de agua hasta zonas profundas de la corteza, de las que se recupera como agua caliente o como vapor de agua a presión.

Agua caliente Energía geotérmica

❚❚ Transformando la electricidad en energía térmica mediante diversos dispositivos (resistencias, inductores magnéticos…).

Agua caliente

Agua fría

Electricidad

■ El movimiento

Necesitamos mover nuestras máquinas. Para ello, tenemos que obtener energía cinética y transmitirla a los mecanismos. La energía cinética se obtiene fundamentalmente mediante dos transformaciones:

Calor Magma

❚❚ Aprovechando la violenta expansión de los gases de la explosión de un combustible. Es lo que ocurre en el interior de los motores de explosión de los vehículos.

❚❚ Transformando la electricidad en movimiento mediante motores electromagnéticos.

Funcionamiento de un motor de explosión 1

2

3

4

Comprende, piensa, investiga…

1

Resume en un esquema los principales procesos mediante los que obtenemos energía eléctrica en la actualidad.

2

Investiga. Nombra varios dispositivos que transformen la electricidad en calor y en movimiento. Escoge uno de cada tipo y explica su funcionamiento mediante un dibujo esquemático rotulado.

dmisión de aire 1 A y combustible.

2 Compresión de la mezcla.

3 Explosión y expansión.

4 Escape de los gases.

81

2.2 El hidrógeno y el futuro El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo (constituye el 70 % de su masa total). Es un gas diatómico (H2), incoloro y muy ligero. Sus propiedades como fuente energética lo señalan como el principal recurso energético del futuro cercano y sustituto de los combustibles fósiles.

Métodos de obtención del hidrógeno ■ ■Mediante procesos químicos CH4

+

H2O

CO

3H2

+

+

+

■ La obtención de hidrógeno

A pesar de ser tan abundante en el universo, el hidrógeno apenas se halla libre en la Tierra. Casi todo el hidrógeno que hay en nuestro planeta se encuentra combinado con otros elementos, formando sustancias como el agua, las biomoléculas, los hidrocarburos, muchos minerales…

■ ■Mediante procesos biológicos H2

Para poder disponer de hidrógeno, hay que extraerlo de las moléculas de estas sustancias consumiendo energía. Esto se hace de tres formas básicas:

❚❚ Mediante procesos químicos. La producción industrial de hidrógeno se lleva a cabo mediante la reacción del vapor de agua con metanol o etanol (que pueden extraerse de biomasa vegetal), o con gases del destilado del petróleo o de la gasificación del carbón. Este método es barato, pero como hace uso de combustibles fósiles y genera contaminantes, no es una alternativa energética.

❚❚ Mediante procesos biológicos. Determinadas algas y cianobacterias son capaces de absorber la luz solar para obtener energía. En el proceso dividen las moléculas de agua y producen hidrógeno. Este proceso se lleva a cabo en biorreactores y está en fase experimental.

H2 CO2 H2O y algas

■ ■ Por electrólisis del agua

O2 H2

❚❚ Por electrólisis del agua. La corriente eléctrica es capaz de descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno. Es un proceso en el que se pierde mucha energía eléctrica, que es cara de producir, por lo que aún no resulta rentable.

A los problemas de estos métodos de obtención hay que añadir las dificultades técnicas de almacenaje y distribución, que plantea el hidrógeno, dado que es un gas potencialmente explosivo.

Comprende, piensa, investiga…

3

Da argumentos a favor y en contra sobre la siguiente afirmación: «El hidrógeno es la fuente de energía que sustituirá a los combustibles fósiles».

82

+

Ánodo

_

Cátodo

Trabaja con la imagen 2 Analiza las imágenes y evalúa el impacto que tiene cada uno de los métodos de obtención del hidrógeno que se ilustran. ¿Cuál te parece mejor? ¿Por qué lo crees así?

UNIDAD

3

2.3 Aprovechamiento energético del hidrógeno El hidrógeno puede considerarse una fuente de energía, ya que la proporciona de dos formas:

Reacciones de fusión

■ Mediante reacciones nucleares

Al calentar mucho y someter a gran presión los átomos de hidrógeno, sus núcleos pueden fusionarse para formar otro más pesado (helio), con gran desprendimiento de energía. Estas reacciones nucleares «de fusión» son las que tienen lugar en las estrellas.

Núcleos de hidrógeno con un neutrón y un protón (deuterio) H (deuterio)

El ser humano es capaz de provocar esta reacción, pero su aprovechamiento para obtener energía eléctrica aún no se ha logrado y está en fase de investigación.

■ Mediante reacciones químicas

Neutrón Neutrón

Núcleo de helio

H (deuterio) (deuterio) H

Energía Energía

El hidrógeno puede combinarse con el oxígeno y producir vapor de agua, desprendiendo energía.

❚❚ Si esta reacción se realiza de forma violenta, desencadenándola mediante una chispa, es una combustión explosiva. Esto permite aprovechar el hidrógeno en motores de explosión similares a los que funcionan con derivados del petróleo.

❚❚ Si la reacción se hace de forma controlada, sin combustión, la ener-

Combustión

2H2

gía generada es una corriente eléctrica. Esto se puede lograr en las llamadas pilas de combustible. Estos dispositivos, cuyo funcionamiento se ilustra en esta página, generan electricidad suficiente como para alimentar un hogar o el motor eléctrico de un vehículo.

Funcionamiento de una pila de combustible Membranas de intercambio de protones y catalizador, generalmente platino, que acelera la reacción rompiendo la molécula de hidrógeno y generando protones y electrones.

0

Corriente eléctrica

10

20

30

40

Combustible sobrante

4

Investiga. Una celda de combustible genera típicamente un voltaje de 0,7 a 0,8 voltios y una potencia de salida de entre decenas y centenares de vatios. Investiga y di cómo crees que se consigue producir, mediante este sistema, electricidad suficiente como para mover el motor de un vehículo.

5

Argumenta. Las pilas de combustible de hidrógeno ya se han instalado con éxito como fuente de alimentación de vehículos eléctricos (aún prototipos). ¿Por qué crees que aún no se ha generalizado su uso? Investiga para argumentar tu respuesta.

e

Agua y calor residual

H+

H2O

H+ H2

H+ O2

H+ Combustible

_

Electrolito

Ánodo

nodo, aquí tiene lugar — Á

la oxidación del combustible 2H2 → 4H+ + 4e-

+

Aire (O2)

Cátodo

átodo, aquí se da la + C

reducción del oxígeno del aire O2+4H+ +4e- → 2H2O

Electrolito, material que permite el paso de iones (átomos cargados positiva o negativamente), pero no electrones.

2H2O

Comprende, piensa, investiga…

50

mA

O2

Energía

Voltímetro e

+

83

El problema energético El modelo energético actual se enfrenta a graves problemas.

3.1 El agotamiento de las fuentes Las principales fuentes de energía que utilizamos en la actualidad (combustibles fósiles y «combustibles» energéticos) no son renovables. Se extraen de yacimientos en la corteza terrestre y, de seguir el ritmo de consumo actual, se agotarán.

Las reservas de estos materiales son las que en la actualidad son técnicamente explotables y rentables.

Esto descarta posibles yacimientos no accesibles o de explotación económicamente muy costosa.

3.2 Los residuos El uso de la energía genera residuos, entre los que destacan, por su peligrosidad, los siguientes:

Trabaja con la imagen 1

❚❚ Los residuos radiactivos generados en las reac-

El Club de Roma

ciones de fisión, ya que conservan su radiactividad durante un largo período de tiempo (algunos durante miles de años). Las emisiones interaccionan con la materia produciendo alteraciones estructurales que pueden traducirse en disfunciones biológicas (daños por radiación).

En abril de 1968 se iniciaron en Roma las reuniones de un grupo de especialistas para tratar los problemas ambientales en el planeta debidos a las actividades humanas. En relación con el uso de la energía y su evolución a medio plazo, resumieron sus conclusiones en esta gráfica.

❚❚ Los residuos mineros procedentes de las explotaciones de carbón, de uranio o de materiales conductores como el cobre o el litio son muy contaminantes para los suelos y las aguas.

❚❚ Las sustancias químicas de las baterías. Estos elementos, que son imprescindibles en numerosos dispositivos eléctricos, tienen gran poder contaminante cuando se desechan sin el adecuado control.

3.3 La contaminación La mayor parte de la contaminación debida al uso de la energía proviene de los procesos de obtención, transporte y utilización de los combustibles fósiles y, especialmente, del petróleo. Por ejemplo:

❚❚ Los vertidos de petróleo y sus derivados. Generalmente son accidentales. Contaminan el suelo y el agua y dañan gravemente los ecosistemas.

❚❚ La contaminación de la atmósfera debida a los gases emitidos en las combustiones. El problema mayor es el de las emisiones de CO2, por su incremento del efecto invernadero, aunque también son perjudiciales las emisiones de SO2, NOx… 84

16 Cantidad de energía utilizada

3

14 12 10 8 6 4 2 0 1990

2000

2010

2020

2030

Otras renovables

Carbón

Hidroeléctrica

Gas

Nuclear

Petróleo

Interpreta. Tomando como base los datos del gráfico, explica mediante un texto cómo va a evolucionar el uso de las distintas fuentes de energía.

UNIDAD

3

3.4 Rentabilidad o sostenibilidad Un aspecto relevante del uso de la energía es el económico. No se trata únicamente de obtener y distribuir la energía, sino de que, además, el conjunto de esas actividades debe ser rentable.

Por esa razón, las fuentes de energía que se utilizan preferentemente en la actualidad se han generalizado porque su obtención, transporte, transformación y uso son sencillos y baratos, de modo que su comercialización proporciona beneficios.

Pero este modelo, basado en la rentabilidad económica, ha descuidado los problemas que derivan del uso de esas fuentes energéticas claramente poco sostenibles.

Además, a los perjuicios ambientales que se generan hay que añadir los problemas de igualdad que se dan, en cuanto a disponibilidad y consumo de energía, entre países ricos y pobres.

Comprende, piensa, investiga…

1 ¿Por qué los residuos de las centrales nucleares se consideran peligrosos?

2

Investiga. Busca información sobre un vertido de petróleo histórico y escribe un informe que incluya sus causas y sus consecuencias para el medio ambiente en la zona afectada.

Opina Cualquier mecanismo de producción de energía eléctrica tiene un impacto. Analiza la siguiente tabla y, a la vista de las ventajas y los inconvenientes que se pueden ver en la tabla, argumenta si hay alguna

fuente de energía que no tenga impactos negativos en el medio ambiente. Posiciónate en favor de una y defiende tu postura basándote en datos.

RENOVABLES NO RENOVABLES

Fuente de energía

Ventajas

Inconvenientes

Solar

Es inagotable y de rápida disposición.

No contamina la atmósfera.

Proporciona energía barata y accesible.

Es intermitente (depende del clima).

Su rendimiento energético es bajo. Necesita baterías.

Los paneles solares tienen gran impacto en el paisaje.

Hidráulica

No contamina la atmósfera ni genera residuos.

Es fácil de almacenar (en embalses).

Proporciona energía de rápida disposición.

Las centrales hidroeléctricas son costosas y requieren abundantes recursos hídricos, que pueden escasear.

Los embalses tienen gran impacto ecológico.

Eólica

Es inagotable.

No contamina la atmósfera ni genera residuos.

Proporciona energía barata y accesible.

Es dispersa e intermitente.

Los costes de inversión son altos.

Los aerogeneradores tienen gran impacto en el paisaje.

Maremotriz

Es inagotable y bastante constante.

No contamina la atmósfera ni genera residuos.

Solo aprovechable en zonas con grandes mareas.

Requiere instalaciones grandes y costosas.

Geotérmica

Es constante e inagotable.

No genera residuos.

Proporciona energía de rápida disposición.

Puede liberar gases contaminantes del interior terrestre.

Solo aprovechable en algunas zonas y mediante instalaciones a veces muy costosas.

Biomasa

Genera pocos residuos y son biodegradables.

Se produce de forma continua y es barata.

Emiten tanto CO2 como toman del aire.

Su producción requiere ocupar suelo cultivable.

Produce gases contaminantes.

Combustibles fósiles

Son fáciles de extraer y son baratos.

Proporcionan mucha energía y muy accesible.

Tienen muchas aplicaciones.

Son muy contaminantes.

Generan residuos.

Se pueden agotar a corto o medio plazo.

Nuclear

Producen mucha cantidad de energía con poco consumo de «combustible nuclear».

No contamina la atmósfera.

Genera residuos muy peligrosos y duraderos.

Las centrales tienen un coste muy elevado.

Los accidentes con fugas radiactivas en las centrales son catastróficos.

85

3.5 El cambio climático La Tierra, en sus casi 5 000 millones de años de existencia, ha tenido climas tropicales y edades de hielo muchas veces. Desde la última era glacial, que terminó hace unos 11 000 años, el clima de la Tierra se ha mantenido relativamente estable.

Sin embargo, en los últimos años, la ciencia está encontrando pruebas de que la temperatura media del planeta ha ido en aumento y de que el sistema climático terrestre está cambiando de nuevo.

■ Las posibles causas de un cambio climático

El clima es la respuesta de la Tierra al estímulo de la radiación solar incidente. Es, por tanto, el resultado del balance energético entre la radiación solar absorbida y la forma en que esta energía se distribuye entre los continentes, los océanos y la atmósfera.

Balance energético terrestre Sol Radiación saliente (70 %) 25 %

Absorbida (25 %) 100 %

Gases invernadero

Reflejada (5 %) Procesos atmosféricos (29 %)

Radiación emitida por la Absorbida (45 %) superficie Evaporación de la Tierra (104 %)

Efecto invernadero (88 %)

Cuando, por alguna causa, este balance se ve alterado, el clima de la Tierra cambia.

Pero desencadenar un cambio climático no es tan sencillo. Los mecanismos que pueden alterar el equilibrio energético deben tener un alcance global. La ciencia tiene pruebas de los siguientes:

Volcán Tambora en la actualidad

❚❚ La disminución de la energía solar que llega a la atmósfera debido a cambios en la actividad del Sol.

❚❚ La presencia en la atmósfera de nubes de partículas, como cenizas volcánicas o polvo, que reducen la energía solar recibida.

❚❚ Las alteraciones duraderas en el movimiento de la Tierra. Como la variación de la inclinación de su eje de rotación o la alteración de la forma de su órbita.

❚❚ La variación del albedo terrestre (la radiación solar reflejada por la Tierra) debido a la deforestación, a la reducción de la superficie helada o nevada…

❚❚ La modificación de la composición química de la atmósfera, debido a la emisión natural o artificial de gases, que incrementa el efecto invernadero.

■ El cambio climático actual

El cambio climático que se detecta en la actualidad no parece natural, ya que:

❚❚ Se atribuye a variaciones en la composición atmosférica que resultan de las emisiones procedentes de la actividad humana.

❚❚ No hay indicios de que se deba a las otras posibles causas de un cambio climático.

❚❚ Se ha iniciado junto con la industrialización de la sociedad.

86

Trabaja con la imagen 2 Investiga. 1816 fue conocido como «el año sin verano». En esa época se registraron en todo el planeta temperaturas anormalmente bajas. Fue un pequeño cambio climático que causó daños a numerosos cultivos y pérdidas económicas notables.

El año anterior tuvo lugar un suceso en el sudeste de Asia que suele relacionarse con la causa del descenso global de las temperaturas de 1816. Averigua qué ocurrió y por qué pudo ser la causa del «año sin verano».

UNIDAD

3

■ Los datos sobre el cambio climático

En la actualidad hay pruebas científicas suficientes como para afirmar que se está produciendo un cambio climático y de que las actividades humanas relacionadas con la energía (aquellas que producen gases de efecto invernadero) son sus causas más probables.

Los datos que apoyan estas afirmaciones proceden del Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC). Se trata de un grupo de más de 3 000 expertos de más de 120 países, creado bajo los auspicios de la ONU, con la finalidad de analizar y proporcionar información de los conocimientos científicos, técnicos y socioeconómicos sobre el cambio climático, sus causas, posibles repercusiones y estrategias de respuesta.

Este organismo lleva estudiando el fenómeno desde hace décadas y ha llegado a algunas conclusiones:

❚❚ Durante el período de 1906 a 2005, la temperatura media de la superficie de la Tierra aumentó en 0,74 °C, y que el calentamiento es mayor en tierra firme que en los océanos.

❚❚ El ritmo medio de calentamiento durante los últimos 50 años prácticamente duplicó el de los últimos 100 años.

❚❚ En los primeros años del siglo

se registraron las temperaturas más altas desde que comenzaron a registrarse estos datos. xxi

❚❚ Se prevé un calentamiento de unos 0,2 °C en cada uno de los próximos dos decenios, si no se producen reducciones de las emisiones. El índice de calentamiento que se produzca después dependerá de la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera.

Trabaja con la imagen 3 Investiga. La gráfica A muestra los cambios de la temperatura y de la concentración de CO2 en los últimos 180 000 años de la historia de la Tierra. a) ¿Crees que existe alguna relación entre la concentración del CO2 atmosférico y el cambio de temperatura? Razona tu respuesta. b) ¿Qué conclusiones generales pueden sacarse de esta gráfica? c) La gráfica B muestra las variaciones de temperatura y CO2 de los últimos 1 000 años. d) ¿Crees que se puede argumentar con estos dos gráficos, que el cambio climático está relacionado con las actividades humanas? ¿Por qué?

Calentamiento global y CO2 A

B

5,0

300

2,5

280

0

260

-2,5

240

-5,0

220

-7,5

200 180

-10,0 140

120

100

80

60

40

20

14,3

370 350

14,1

330

13,9

310 290 270 250 1 000

°C 160

14,5

390

ppm CO2

Cambio de temperatura respecto al presente (°C)

Concentración de CO2 (partes por millón)

°C

13,7 1200

CO2

1 400

1 600

1 800

13,3 2 000

Años

0

Miles de años atrás

87

3.6 Efectos del cambio climático Según el IPCC, el cambio climático implica complejas interacciones entre procesos ambientales, económicos, políticos, institucionales, sociales y tecnológicos y es el problema más importante al que la humanidad tendrá que enfrentarse en los próximos siglos porque:

❚❚ I. Es un problema global. El cambio es tan intenso que está afectando a todo el planeta. Es el primer impacto ambiental debido a las actividades humanas que tiene alcance global.

❚❚ II. Se está produciendo con gran rapidez. Es mucho más rápido y brusco que los cambios climáticos naturales del pasado.

❚❚ III. Es persistente en el tiempo. El cambio se ha desencadenado y ha llegado a un punto sin retorno tal que, aunque se dejaran de emitir gases de efecto invernadero, los cambios seguirían produciéndose.

❚❚ IV. Tendrá efectos imprevisibles. La ruptura del equilibrio climático puede tener efectos encadenados que aún no pueden calcularse. Incluso se duda de si podría desencadenarse un clima global más cálido o una glaciación repentina debida a una alteración de las corrientes oceánicas.

Las principales consecuencias ya se están notando en el planeta y pueden clasificarse en categorías según afecten a las condiciones meteorológicas, al medio natural, al equilibrio entre la extensión de las masas de hielo y el nivel de los océanos o a la realidad socioeconómica del mundo.

■ Cambios en las condiciones meteorológicas

Los fenómenos atmosféricos están haciéndose más extremos:

❚❚ Los ciclones y los huracanes son ahora más frecuentes e intensos, ya que la temperatura del mar es más alta y esto favorece la formación de estas grandes perturbaciones.

❚❚ Se producen inundaciones sin precedentes. La subida de las temperaturas significa mayor evaporación, y una atmósfera más cálida puede retener más humedad; en consecuencia hay más agua en suspensión que puede caer en forma de precipitación.

❚❚ Las sequías son más intensas y duraderas. Si el calor se intensifica en las regiones secas, estas pueden perder todavía más humedad. Esa situación favorece la desertización, que a su vez reduce la frecuencia de las precipitaciones.

88

En agosto de 2015, por vez primera desde que se tienen registros, se han producido a la vez tres huracanes de categoría 4 en el Pacífico.

UNIDAD

■ Cambios en el medio natural

3

1910

Los cambios en las condiciones climáticas hacen que los seres vivos vean perturbados sus ciclos biológicos. Esto puede hacer que se desplacen hacia zonas con condiciones más adecuadas. Estos desplazamientos de especies producen cambios drásticos en los ecosistemas.

De hecho, hay ecosistemas que han desaparecido al ser incapaces de recuperar su equilibrio después del cambio en el clima.

Ya hay documentados cambios en la distribución de la vegetación y de la fauna asociada a ella. Por ejemplo: plantas que han variado su distribución en altitud en las montañas (ahora se encuentran a mayor altitud que hace decenios); o insectos que viven ahora a mayor latitud o altitud, en áreas donde anteriormente hacía demasiado frío para que pudieran sobrevivir.

1990

■ Cambios en las masas de hielo y en el nivel del mar

El calentamiento está haciendo que las grandes masas de hielo, como los glaciares de las cordilleras o de las regiones polares, reduzcan su extensión al fundirse lentamente. Como consecuencia del vertido de toda esa agua en los océanos, estos han aumentado unos 17 cm durante el siglo xx. Esta subida aparentemente pequeña ya ha causado daños en ecosistemas marinos y costeros, como los manglares y los arrecifes de coral. Además, todo apunta a que se intensificará y causará la inundación total de islas coralinas y de extensas áreas de costa.

Muchos glaciares, como el de la imagen, se han fundido y retrocedido en muy poco tiempo.

■ Cambios socioeconómicos

El aumento de la temperatura y de la sequedad en algunas áreas, así como las tormentas y las inundaciones en otras perjudican a muchos cultivos, que se destruyen o reducen su producción. Esto amenaza la producción de alimentos para una población cada vez más numerosa.

Cambios como la desertización o la inundación de áreas costeras en un futuro no muy lejano provocará desplazamientos masivos de personas a zonas con mejores condiciones, lo que ocasionará conflictos territoriales de difícil solución.

Efectos del cambio climático

Comprende, piensa, investiga…

Aumento de la temperatura de la troposfera Aumento de la humedad Aumento de la temperatura en medios marinos

Aumento del nivel del mar

Aumento de la temperatura de los océanos

¿Qué evidencias tiene la ciencia para sostener la idea de un cambio climático debido a causas humanas?

4

Elabora un esquema para resumir los principales efectos del cambio climático.

Fusión de los glaciares

Aumento de la evaporación Fusión del hielo marino

3

Pérdida de las cubiertas de nieve Aumento de la temperatura en medios terrestres

5 ¿Por qué se dice que el cambio climático tendrá efectos imprevisibles?

89

4

Soluciones globales a un problema global Como se ha podido deducir de lo explicado hasta el momento, nuestro actual modelo de explotación y consumo de los recursos naturales ha empezado a entrar en crisis.

Problemas como el cambio climático, la reducción de la capa de ozono, el deterioro de los ecosistemas, la pérdida de biodiversidad o el agotamiento de los recursos energéticos y de otros tipos evidencian una crisis ambiental de dimensiones planetarias y la necesidad de establecer acuerdos y compromisos internacionales para resolverlo.

Ante esta situación, numerosos gobiernos iniciaron ya hace años conversaciones con el fin de resolver o mitigar esta crisis y alcanzar un nuevo modelo para la humanidad: el del desarrollo sostenible.

4.1 El desarrollo sostenible Durante la Conferencia de Medio Ambiente y Desarrollo de Río (1992), se propuso un modelo de desarrollo que debe satisfacer las necesidades del presente sin poner en peligro la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.

Lo llamaron desarrollo sostenible.

El desarrollo sostenible debe satisfacer las necesidades humanas actuales, pero conservando los recursos, disminuyendo la degradación ambiental, evitando la contaminación y fomentando la solidaridad entre países, de modo que se garantice el desarrollo y la calidad ambiental a las generaciones futuras.

Este modelo se presenta como la única opción razonablemente válida para una población cada vez más numerosa con mayores aspiraciones de bienestar.

Se basa en los siguientes principios:

❚❚ Todos los países tienen el mismo derecho a desarrollarse cultural, tecnológica y económicamente. En el presente y para el futuro.

❚❚ Los recursos renovables no deben consumirse a un ritmo mayor que aquel al que se regeneran.

❚❚ Los recursos no renovables no pueden agotarse antes de ser sustituidos por otros renovables.

❚❚ La emisión de contaminantes y la generación de residuos no pueden superar la capacidad de los procesos naturales de la Tierra para eliminarlos. De este modo, no se acumularán.

90

La preocupación por el estado del medio ambiente crece entre la población.

Cada vez más personas exigen a los gobiernos que se actúe para frenar los estilos de vida no sostenibles.

UNIDAD

3

4.2 El Protocolo de Kioto El problema del cambio climático es la raíz de muchos otros y es el principal obstáculo a corto y medio plazo para alcanzar el desarrollo sostenible. Por esa razón, numerosos esfuerzos en materia de medio ambiente se dirigen a conseguir un pacto global, que implique al mayor número de países posible, para evitar, mitigar o corregir este problema. Uno de los principales esfuerzos es el Protocolo de Kioto.

El Protocolo de Kioto fue un acuerdo firmado en 1997 por los principales países industrializados para responder a la amenaza del cambio climático. Su objetivo fue reducir de forma global las emisiones de gases de efecto invernadero e impulsar el desarrollo de las energías renovables y libres de estas emisiones.

El Protocolo entró en vigor en el año 2005, una vez fue ratificado por un número suficiente de países, entre ellos España. En él se fijaba como objetivo para 2010, para el conjunto de la Unión Europea, una reducción de emisiones de CO2 del 8 % (respecto a las de 1990) y cubrir el 12 % de la demanda europea de energía con fuentes renovables.

El proceso se complicó y en el año 2013, durante la Conferencia de Naciones Unidas del Cambio Climático, en Doha, se aprobó prórrogar los acuerdos de Kioto hasta 2020. La UE adquirió entonces el compromiso de reducir un 20 % sus emisiones de CO2.

Para conseguir estos compromisos, se propusieron dos vías:

❚❚ El establecimiento de un comercio de emisiones de CO2 basado en el principio de «quien contamina paga».

❚❚ El desarrollo de tecnologías para mejorar la eficiencia y el ahorro energéticos o para poner a punto el aprovechamiento generalizado de las fuentes de energía sin emisiones de CO2.

Comprende, piensa, investiga…

1

Redacta un texto con los principios fundamentales del desarrollo sostenible. a) ¿Crees que podemos decir que en la actualidad se ha alcanzado este modelo de desarrollo? ¿Por qué? b) Propón cambios en la sociedad actual que la encaminen hacia el modelo del desarrollo sostenible.

2 ¿Qué se acordó en el Protocolo de Kioto? Busca información de los datos y de los compromisos que supone para nuestro país.

Opina 1 Argumenta si el mercado de bonos de CO2 te pa-

El comercio de CO2 es el principal medio para conseguir los compromisos de reducción de emisiones. Este mercado consiste en un mecanismo de compra y venta de «permisos de emisión» como si se tratara de un producto financiero. El procedimiento es este: ‐ Un órgano de gobierno establece los límites de emisiones para las empresas de un territorio o para un país y concede unos bonos o derechos de emisión que no se debe superar. ‐ Si una compañía o un país va a superar sus límites de emisión, puede acudir al mercado para comprar más derechos a quienes tengan excedentes. ‐ También se pueden conseguir derechos de emisión a través de la realización de proyectos basados en el desarrollo de energías sostenibles en países en vía de desarrollo.

rece una buena medida para reducir las emisiones de este gas.

91

4.3 La gestión sostenible del planeta Como se puede concluir, el actual modelo de desarrollo de la humanidad, sobre todo en las sociedades occidentales, donde el bienestar está basado principalmente en el consumo desmedido, no es sostenible debido a sus implicaciones medioambientales:

❚❚ Conlleva un agotamiento de los recursos. ❚❚ Tiene efectos medioambientales muy negativos. ❚❚ Es injusto dado que no es igualmente accesible para todos.

En el momento actual, la situación medioambiental hace imprescindible impulsar un nuevo modelo de desarrollo sostenible basado en una gestión racional de los recursos y en el empleo de fuentes de energía inagotables, limpias y, en la medida de lo posible, accesibles para todos.

Para lograrlo, hay medidas que deben aplicarse en el momento presente y otras deben prepararse para ser aplicadas en un futuro no muy lejano, ya que el tiempo es esencial.

■ Medidas para el presente

Hasta que se consiga implantar otra tecnología energética, es conveniente mejorar la actual y hacerla más eficiente. Para ello:

❚❚ Conviene sustituir las centrales térmicas de carbón (muy contaminantes) por otras menos contaminantes (como las de gas natural). Así se reducen las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno.

❚❚ Hay que mejorar la eficiencia de los quemadores y de los motores de combustión, haciendo que consuman menos y que emitan menos gases y menos partículas.

❚❚ Se debe fomentar el ahorro de energía desarrollando medios de transporte público accesibles, asequibles y atractivos para la población, mejorando los sistemas de orientación, climatización y aislamiento de las viviendas para evitar pérdidas energéticas, usando electrodomésticos eficaces…

❚❚ Es necesario fomentar el reciclaje y la reutilización de materiales para reducir el consumo, tanto en la industria como en los hogares.

❚❚ Gestionar de manera racional los recursos biológicos: reducir la sobrepesca, frenar la deforestación, fomentar la agricultura y la ganadería de conservación…

❚❚ Fomentar la actitud individual y social para que se adopten hábitos de vida en los que no se desperdicie energía.

92

Trabaja con la imagen Interpreta. En estas dos imágenes aparecen representadas algunas medidas encaminadas hacia una gestión sostenible del planeta. a) ¿Cómo crees que se contribuye al desarrollo sostenible en cada una de estas imágenes? b) ¿Estas medidas son soluciones definitivas al problema energético y ambiental o son provisionales hasta que estén disponibles otras mejores?

UNIDAD

■ Medidas para el futuro cercano

Para cambiar de modelo energético, habrá que mejorar y generalizar las tecnologías energéticas que ya están disponibles y habrá que terminar el desarrollo de las que están en fase de experimentación para que sean posibles y rentables. Así:

❚❚ Habrá que mejorar el aprovechamiento de los recursos y las energías renovables sin emisiones de gases contaminantes para que sean más viables tecnológica y económicamente. En especial habrá que centrar los esfuerzos en la energía solar, la eólica, la hidráulica y la del hidrógeno.

❚❚ Habrá que desarrollar y poner a punto los reactores de fusión nuclear. Esta forma de obtención de energía podría resolver el problema energético mundial, pero aún no están resueltos los problemas técnicos que plantea.

❚❚ Habrá que plantearse modelos socioeconómicos más justos para todos los habitantes del planeta y basados en la estabilidad y el equilibrio en vez de en el consumo y el crecimiento continuos.

3

Comprende, piensa, investiga…

3 Explica por qué el uso del transporte público contribuye al ahorro energético.

4

Averigua, relacionando las consultas necesarias, cuál es el estado de desarrollo de las energías renovables en tu comunidad autónoma y compáralo con el resto de España y con otros países.

5 ¿A qué crees que se refiere la expresión «Habrá que plantearse modelos socioeconómicos más justos»?

Opina Lee el texto y expresa tu opinión sobre las cuestiones que se plantean.

Fusión nuclear… ¿Cuándo?

La ciencia y la tecnología llevan décadas de investigación para lograr el control de la fusión nuclear.

Esta reacción se puede conseguir en la actualidad, pero es tan energética que no existe un material capaz de contenerla sin evaporarse al instante. Esto dificulta enormemente su aplicación para conseguir electricidad en unas futuras centrales nucleares de fusión.

Las principales líneas de trabajo pretenden el confinamiento de la reacción nuclear mediante un campo magnético. Se han logrado avances pero aún no se ha logrado un reactor viable.

Las investigaciones sobre el aprovechamiento de la fusión son muy costosas, pero prometen el fin de la dependencia del petróleo y energía eléctrica barata para el mundo.

Reactor de fusión experimental.

1 Tras leer la noticia, ¿crees que esta forma de ob-

2 ¿Crees que la fusión nuclear será, en efecto, la so-

tención de energía estará disponible a corto plazo? ¿Por qué?

lución a todos los problemas de disponibilidad e impacto de la energía en el mundo? ¿Por qué?

93

Practica lo aprendido Organiza las ideas

Interpreta imágenes

1 Completa en tu cuaderno los cuadros vacíos del esquema siguiente y amplía sus ramas.

de energía eléctrica en un país y responde a las siguientes cuestiones:

NUESTRA SOCIEDAD

Carbón 14,90 %

utiliza

Problemas ambientales

lo que origina

Fuentes de energía como

D

Contaminación Obtener calor

que genera

El cambio climático

Generar electricidad

B

Fuel gas 0,01 %

Residuos

para

mediante

Gas natural 9,40 %

Eólica 20,40 %

como

A

Producir movimiento

3 Observa esta gráfica del origen de la generación

que pueden consistente evitarse en con

C

E

Solar y otras energías 21,20 %

Nuclear 21,30 % Hidráulica 12,70 %

a) ¿Cuáles son las fuentes energéticas primarias que se usan en este país para producir electricidad? b) ¿Crees que este país tiene una producción de electricidad sostenible? Razona tu respuesta. c) ¿Cómo podría mejorarse aún más la sostenibilidad de la producción de electricidad de este país?

4 Observa la imagen que representa a la Tierra, vis-

Haz un resumen 2 Elabora un resumen de la unidad según este guion:

ta desde el espacio exterior, durante la noche, e identifica las zonas del planeta que aparecen más iluminadas.

❚❚ ¿Cuáles son las principales fuentes de energía que utilizamos? Clasifícalas en función de su carácter renovable o no renovable.

❚❚ ¿De qué tres formas principales obtenemos electricidad a partir de las fuentes de energía primarias?

❚❚ Además de obtener electricidad, ¿qué otros usos le damos a las fuentes de energía primarias?

❚❚ ¿Qué ventajas y qué inconvenientes plantea el uso del hidrógeno como fuente de energía del futuro que sustituya a los combustibles fósiles?

❚❚ ¿Cuáles son los principales problemas que derivan del uso de las fuentes de energía?

❚❚ ¿Qué es el cambio climático? ❚❚ ¿Cómo puede lograrse la gestión sostenible del planeta?

94

a) ¿Qué conclusiones en lo que respecta al consumo energético pueden deducirse de esta fotografía? b) En el mundo no es de noche en todas las zonas al mismo tiempo. ¿Cómo crees que se ha podido realizar esta fotografía?

UNIDAD

3

Aplica

Avanza

5 Razona si son verdaderas o falsas las siguientes

9 Consulta la pagina web del Instituto para la Di-

afirmaciones: a) Hoy en día casi toda la energía que utilizamos proviene de tres grandes fuentes: el Sol, la fisión nuclear y los combustibles fósiles. b) El consumo de energía está relacionado con la riqueza de los ciudadanos. c) Pequeñas cantidades de combustible nuclear producen mucha energía. d) El viento es una fuente de energía intermitente.

6 Especifica las ventajas y los inconvenientes de la producción de energía eléctrica a partir de la energía eólica en comparación con la producción de energía eléctrica a partir de los combustibles fósiles. ¿Crees que en España se podría obtener toda la energía eléctrica a partir de esta energía renovable?

7 Un hogar consume, por término medio, unos 3 800 kW-h al año. Si por cada kilovatio por hora de energía se emiten aproximadamente 0,22 kg de CO2, 0,28 g de SO2 y 0,27 kg de óxidos de nitrógeno, determina la cantidad de gases contaminantes que se emiten al año para que ese hogar disponga de la electricidad que consume.

8 En la tabla se muestran datos sobre el contenido de CO2 en la atmósfera, sobre el incremento de la temperatura media de la Tierra y sobre el aumento del nivel del mar en determinados momentos de la historia.

Año

CO2 (ppm)

Incremento de temperatura (oC)

1850

295

0,00 0,00

1900

297

0,02 0,00

1950

308

0,10 0,00

2000

350

0,46 0,25

2070

750?

7,00 7,00

versificación y Ahorro de la Energía (IDAE) y busca información sobre los programas oficiales de ayudas y financiación en materia de mejora de la eficiencia energética, energías renovables y otras tecnologías bajas en carbono.

10 Desarrolla en casa una argumentación por escrito y debate en la clase los siguientes supuestos: a) «Ante la falta de energía y las grandes emisiones de CO2 en su producción, ¿habría que aumentar la producción de la energía nuclear y construir nuevas centrales nucleares?». b) «Para evitar el exceso de gases contaminantes en las ciudades, ¿se debería limitar la circulación de vehículos particulares algunos días de cada mes? c) «En la actualidad, ¿es posible sustituir el uso de los combustibles fósiles por fuentes de energía sin emisiones de CO2?

Presenta argumentos a favor y en contra de estas medidas y toma una postura. Recuerda que, como mínimo, has de aportar datos, pruebas o hechos que sirvan como base para la justificación.

11 Muchas compañías fabricantes de automóviles ya comercializan modelos con emisiones de gases contaminantes muy reducidas o nulas. Hay varios tipos. Investiga y elabora un informe sobre todos estos tipos de vehículos limpios.

Aumento del nivel del mar (m)

a) Representa los datos en uno o varios gráficos. b) Suponiendo que no cambie la tendencia de la tabla (dado el ritmo de consumo de combustibles fósiles), estima los datos para el año 2100.

95

Tarea final

emprender

aprender

El «misterioso» recibo de la luz ¿Alguna vez has mirado la factura de la electricidad de tu hogar? ¿Te has puesto a pensar cuánto pagamos los ciudadanos por disponer de esa energía en nuestras viviendas? Quizás sea el momento de hacerlo, ya que es un asunto de gran importancia para la economía doméstica y no siempre es fácil de entender. ¿Qué se paga además de la energía?

En una factura de electricidad no solo hay costes derivados de la cantidad de electricidad consumida en el período de facturación. Si te fijas, hay otros conceptos por los que se paga, consumamos o no energía.

•• El «término fijo» es una cantidad que se paga por disponer del servicio. Varía según la potencia contratada y la tarifa de acceso a redes.

•• El «variable» depende de los costes de la energía e incluye el servicio de distribución.

•• También hay unos impuestos que se aplican a todos estos costes anteriores.

Actividades

Consejos prácticos √ √ La mayoría de las empresas comercializadoras de electricidad tienen un apartado en sus páginas web en el que detallan los diferentes conceptos de sus recibos de la luz. Visita la de la compañía que emite tu factura.

√ √ Hay compañías que ofrecen una estimación de lo que consume cada electrodoméstico de la vivienda. Esto permite a los usuarios planificar el modo en el que utilizan la electricidad y ahorrar en el consumo.

96

1 Consigue un recibo de electricidad de tu vivienda, realiza las consultas necesarias y responde a estas preguntas: a) Detalla la cantidad que se ha paga-96 do por la electricidad consumida en el período facturado. Fíjate en el precio por kW-h. ¿Es el mismo todos los meses? b) Detalla el coste del «término fijo», indicando los aspectos que incluye. c) Averigua qué son los «peajes» y cuánto se paga por ellos. d) Calcula el porcentaje de la factura total que se debe al consumo y el que se debe a servicio y a impuestos. e) Cuánto deberíais reducir el consumo de electricidad en tu hogar para abaratar la factura un 20 %?