13: Recursos no renovables

Introducción

Como señalamos en el Capítulo 12, las reservas de recursos no renovables se ven inexorablemente disminuidas a medida que se extraen del medio ambiente y se utilizan en la economía humana. Esto se debe a que los recursos no renovables son finitos en cantidad y sus existencias no se regeneran después de ser minadas. Tenga en cuenta que la palabra reserva tiene un significado específico aquí —se usa para denotar una cantidad conocida de material que puede recuperarse económicamente del medio ambiente (es decir, mientras se obtiene una ganancia).

Por supuesto, la exploración continua puede descubrir yacimientos previamente desconocidos de recursos no renovables. Si eso sucede, hay un incremento en las reservas conocidas del recurso. Por ejemplo, las conocidas reservas mundiales de níquel y cobre se han incrementado durante las últimas dos décadas debido al descubrimiento de ricos yacimientos de esos metales en el norte de Quebec y Labrador. Sin embargo, hay límites al número de “nuevos” descubrimientos de recursos no renovables que se pueden hacer en el planeta Tierra.

Los cambios en el valor de las materias primas no renovables también afectan el tamaño de sus reservas económicamente recuperables. Por ejemplo, si el valor del oro aumenta en su mercado, entonces puede resultar rentable prospectar nuevas existencias en lugares remotos, extraer minerales de menor calidad y reprocesar materiales de “desecho” que contengan pequeñas cantidades de este valioso metal. Una mejora de la tecnología puede tener el mismo efecto, por ejemplo, al hacer rentable procesar minas de minerales que antes no eran económicos.

Además, el ciclo de vida en la economía de algunos recursos no renovables, particularmente los metales, puede extenderse mediante el reciclaje. Este proceso implica recolectar y procesar productos industriales y domésticos en desuso para recuperar materiales reutilizables, como metales y plásticos. Sin embargo, existen límites termodinámicos y económicos para el reciclaje, lo que significa que el proceso no puede ser 100% eficiente. Además, la demanda de recursos no renovables está aumentando rápidamente debido al crecimiento de la población, la expansión de la industrialización y la mejora de los niveles de vida junto con el consumo per cápita asociado. Esto se ha traducido en una demanda acelerada de energías no renovables que deben satisfacerse extrayendo cantidades adicionales del medio ambiente.

Las clases más importantes de recursos no renovables son los metales, los combustibles fósiles y ciertos otros minerales como el yeso y la potasa. La producción y usos de estos importantes recursos naturales se examinan en las siguientes secciones.

Metales

Los metales tienen una amplia gama de propiedades físicas y químicas útiles. Se pueden utilizar como sustancias elementales puras, como aleaciones (mezclas) de diversos metales, y como compuestos que también contienen no metales. Los metales se utilizan para fabricar herramientas, máquinas y cables conductores de electricidad; para construir edificios y otras estructuras; y para muchos otros propósitos. Los metales más destacados en uso industrial son aluminio (Al), cromo (Cr), cobalto (Co), cobre (Cu), hierro (Fe), plomo (Pb), manganeso (Mn), mercurio (Hg), níquel (Ni), estaño (Sn), uranio (U) y zinc (Zn). Los metales preciosos oro (Au), platino (Pt) y plata (Ag) tienen algunos usos industriales (como los conductores en electrónica), pero se valoran principalmente por razones estéticas, particularmente para la fabricación de joyas. Algunas de las aleaciones metálicas más comunes son latón (que contiene al menos 50% de Cu, más Zn), bronce (principalmente Cu, más Sn y a veces Zn y Pb) y acero (principalmente Fe, pero que también contiene carbono, Cr, Mn y/o Ni). Los metales se extraen del medio ambiente, generalmente como minerales que también contienen azufre u oxígeno. Los depósitos de minerales portadores de metales que son económicamente extraíbles contribuyen a las reservas conocidas de metales. Un mineral es un surtido de minerales que se extraen y procesan para fabricar metales puros. En la Figura 13.1 se resumen las etapas de minería, procesamiento, manufactura y reciclaje de metales.

La extracción de mineral por minería es el paso inicial en el proceso de incorporación de metales a la economía material. Esto puede realizarse en fosas superficiales o minas de franjas, o en minas de eje subterráneas que pueden penetrar kilómetros bajo tierra. En una instalación industrial llamada molino, el mineral es triturado hasta obtener un polvo fino mediante bolas o varillas de acero pesadas dentro de enormes vasos giratorios. Luego, el mineral molido se separa en una fracción rica en metales y un residuo conocido como relaves. Dependiendo de la geografía local, los relaves de desecho pueden ser desechados en un área contenida en tierra, en un lago cercano o en el océano (ver Capítulo 18).

Si la fracción rica en metales contiene minerales sulfurados, a continuación se concentra en una fundición tostando a alta temperatura en presencia de oxígeno. Esto libera dióxido de azufre gaseoso (SO ₂) al tiempo que deja atrás los metales. El concentrado de la fundición se procesa posteriormente en metal puro en una instalación llamada refinería. El metal puro se utiliza entonces para fabricar productos industriales y de consumo. El SO ₂ puede procesarse en azufre o ácido sulfúrico que puede ser utilizado en otros procesos industriales diversos, o puede ser liberado al medio ambiente como contaminante.

Una vez terminada la vida útil de los productos manufacturados, se pueden reciclar de nuevo en los procesos de refinación y fabricación, o pueden desecharse en un vertedero.

Los minerales de alta calidad son geológicamente poco comunes. Los yacimientos que son más económicos para la minería suelen ubicarse bastante cerca de la superficie, y los minerales tienen una concentración relativamente alta de metales. Sin embargo, los umbrales varían dependiendo del valor del metal que se está procesando. Los minerales con concentraciones muy pequeñas de oro y platino pueden extraerse económicamente debido a que estos metales son extremadamente valiosos (por unidad de peso). En contraste, el aluminio y el hierro menos valiosos deben extraerse como minerales más ricos, en los que los metales están presentes en altas concentraciones.

Los datos que muestran la producción global de metales de importancia industrial se dan en el Cuadro 13.1. Tenga en cuenta que para la mayoría de los metales las cantidades consumidas son algo mayores que la producción anual; esto indica que parte del consumo involucra material reciclado que ha sido recuperado de usos anteriores. También destacar el gran incremento en la producción de la mayoría de los metales desde 1977. El hierro y el aluminio son los metales producidos y utilizados en las mayores cantidades. El índice de vida (o vida de producción, calculado como las reservas conocidas divididas por la tasa anual de producción) del aluminio es de aproximadamente 592 años, y para el mineral de hierro es de 58 años (Cuadro 13.1). Los índices de vida para otros metales que figuran en la tabla son menores, lo que sugiere que sus reservas conocidas se están agotando rápidamente. Es importante recordar, sin embargo, que esas reservas conocidas se ven incrementadas por nuevos descubrimientos, cambios en la tecnología y economía más favorable para el recurso.

Canadá es uno de los principales productores mundiales de metales, representando 15% de la producción mundial de níquel en 2006, 9% de aluminio y 6% de zinc (Tablas 13.1 y 13.2). Gran parte de la producción de metal está destinada a la exportación. El consumo interno es de aproximadamente 39% del valor de producción de todos los metales (Cuadro 13.2). La minería de mineral de metal aportó 17 millones de dólares al PIB de Canadá en 2011, y las actividades de apoyo (como la prospección) otros 4.000 millones de dólares, para un total de 1.3% del PIB (Statistics Canada, 2014a).

La vida de reserva (índice de vida) de las reservas canadienses de metales es similar o menor que sus valores globales (Cuadro 13.2). Las reservas canadienses constituyen el 15% de las reservas mundiales de uranio y entre el 5 y el 10% de las de cadmio, níquel, plata y zinc.

Combustibles Fósiles

Los combustibles fósiles incluyen carbón, petróleo, gas natural, arena de petróleo y esquisto bituminoso. Estos materiales se derivan de la biomasa parcialmente descompuesta de plantas muertas y otros organismos que vivieron hace cientos de millones de años. La biomasa antigua quedó sepultada en sedimentos marinos, que mucho más tarde quedaron profundamente enterrados y finalmente se litificaron en rocas sedimentarias como el esquisto y la arenisca. En lo profundo de esas formaciones geológicas, bajo condiciones de alta presión, alta temperatura y bajo oxígeno, la materia orgánica se transformó extremadamente lentamente en hidrocarburos (moléculas que están compuestas solo por carbono e hidrógeno) y otros compuestos orgánicos. En algunos aspectos, los combustibles fósiles pueden considerarse como una forma de energía solar almacenada, luz solar que fue fijada por las plantas en materia orgánica y luego almacenada geológicamente.

En un sentido geológico, los combustibles fósiles se siguen produciendo hoy, por los mismos procesos que implican que la biomasa muerta sea sometida a alta presión y temperatura. Debido a que la producción geológica natural de combustibles fósiles continúa, se podría argumentar que estos materiales son una especie de recurso renovable. Sin embargo, la velocidad a la que se extraen y utilizan los combustibles fósiles es enormemente más rápida que su regeneración extremadamente lenta. Bajo esta circunstancia, los combustibles fósiles sólo pueden considerarse no renovables.

Los hidrocarburos son los químicos más abundantes en los combustibles fósiles. Sin embargo, también pueden estar presentes muchos tipos adicionales de compuestos orgánicos, que incorporan azufre, nitrógeno y otros elementos en su estructura. El carbón en particular a menudo está contaminado con muchos minerales inorgánicos, como el esquisto y la pirita.

El uso más importante de los combustibles fósiles es como fuente de energía. Se queman en motores de vehículos, plantas de energía y otras máquinas para producir la energía necesaria para realizar trabajos en la industria, para el transporte y para uso doméstico. Los combustibles fósiles también se utilizan para producir energía para calentar espacios interiores, una función especialmente importante en países con un clima estacionalmente frío. Otro uso clave es para la fabricación de materiales sintéticos, incluyendo casi todos los plásticos. Además, se utilizan materiales asfálticos para construir carreteras y para fabricar tejas para techos para edificios.

El carbón es un material sólido que puede variar mucho en sus cualidades químicas y físicas. Los carbones de la más alta calidad son antracita y bituminosos, que son minerales duros, brillantes, negros con una alta densidad energética (el contenido energético por unidad de peso). El lignito es un grado más pobre de carbón, y es un material más blando y escamoso con una densidad de energía más baja. El carbón se extrae de diversas maneras. Si los depósitos ocurren cerca de la superficie, normalmente se extraen mediante extracción de tiras, lo que implica el uso de enormes palas para descubrir y recolectar los estratos portadores de carbón, que luego se transportan utilizando inmensos camiones. Los depósitos más profundos de carbón se extraen de pozos subterráneos, que pueden seguir una veta kilómetros hacia el suelo. La mayor parte del carbón en América del Norte se extrae mediante minería en tiras.

Después de extraerlo, el carbón se puede lavar para eliminar algunas de las impurezas y luego triturarlo en polvo. La mayoría se quema entonces en una gran instalación industrial, como una estación generadora de carbón, un uso que representa aproximadamente la mitad del uso global del carbón y 88% en Canadá (Natural Resources Canada, 2014b). Además, alrededor del 75% del acero del mundo se fabrica utilizando carbón como fuente de energía, a menudo como un material concentrado conocido como coque. El carbón también se puede utilizar para fabricar petróleo sintético.

El petróleo (petróleo crudo) es una mezcla fluida de hidrocarburos con algunas impurezas, como compuestos orgánicos que contienen azufre, nitrógeno y vanadio. El petróleo de diferentes lugares varía mucho, desde un material alquitranado pesado que debe calentarse antes de que fluya, hasta un fluido extremadamente ligero que se volatiliza rápidamente a la atmósfera. El petróleo se extrae mediante pozos perforados, de los cuales el mineral líquido es forzado a la superficie por presión geológica. A menudo, la presión natural se complementa con el bombeo.

Una forma pesada de petróleo llamada betún también es producida por la minería y refinación de petróleo- arena, que se extrae en el norte de Alberta. Los depósitos de arena aceitosa que están cerca de la superficie se extraen en inmensos pozos abiertos, mientras que los materiales más profundos se tratan con vapor para que fluyan y luego se extraen como un líquido pesado usando pozos perforados.

Una vez extraído, el petróleo es transportado por oleoductos terrestres, camiones, trenes y barcos a una instalación industrial conocida como refinería, donde el material crudo se separa en varios componentes. Las fracciones pueden usarse como combustible líquido, o pueden fabricarse en muchos materiales útiles, como plásticos y pigmentos. Las fracciones refinadas incluyen lo siguiente:

• una mezcla ligera de hidrocarburos conocida como gasolina, que se utiliza para alimentar automóviles
• fracciones ligeramente más pesadas, como el combustible diesel utilizado por camiones y trenes y un combustible para calefacción en el hogar
• queroseno, que se utiliza para calentar y cocinar y como combustible para aviones
• aceites residuales densos, que se utilizan como combustible en centrales eléctricas de petróleo y en grandes barcos
• asfaltos semisólidos que se utilizan para pavimentar carreteras y fabricar productos de techado

También se extrae gas natural mediante pozos perforados. El hidrocarburo dominante en el gas natural es el metano, pero también están presentes etano, propano y butano, ya que a menudo es sulfuro de hidrógeno. La mayor parte del gas natural se transporta en ductos de acero desde los sitios del pozo a mercados distantes. En ocasiones se licua bajo presión para su transporte, particularmente por barcos. En Canadá, sin embargo, se distribuye principalmente a través de una extensa red de ductos. El gas natural se utiliza para generar electricidad, calentar edificios, cocinar alimentos, alimentar vehículos ligeros y fabricar fertilizantes nitrogenados.

Producción, Reservas y Consumo

La producción global y las reservas de combustibles fósiles se muestran en el Cuadro 13.4. La producción de petróleo aumentó 29% entre 1993 y 2013, gas natural 64% y carbón 83%. Hay exploración activa para todos estos combustibles, y se están descubriendo reservas adicionales en diversas regiones del mundo. Sin embargo, los combustibles fósiles se consumen muy rápidamente, particularmente en las economías desarrolladas y en rápido desarrollo. En consecuencia, los tiempos de vida esperados de las reservas conocidas son alarmantemente cortos, equivalentes a 113 años para el carbón, 55 años para el gas natural y 58 años para el petróleo.

Estos números no deben interpretarse de manera demasiado literal, sin embargo, porque la exploración en curso está descubriendo depósitos adicionales, que se suman a las reservas conocidas. Esto se ve ilustrado por los cambios en la vida de reserva calculada del petróleo, que en 1993 era de 46 años, pero veinte años después en realidad había aumentado a 58 años. Por supuesto, este resultado aparentemente inesperado se debe a que durante ese periodo de 20 años se habían descubierto reservas de petróleo previamente desconocidas, o el aumento de los precios había hecho viables recursos alguna vez poco económicos (como las arenas petrolíferas de Alberta). Sin embargo, los descubrimientos estarán limitados por las cantidades finitas presentes en la Tierra, por lo que el hecho es que las reservas de estos recursos no renovables se están agotando rápidamente.

(1) toe = toneladas de equivalente de petróleo, lo que permite que todos los combustibles fósiles se expresen en unidades comparables
(2) Las reservas y producción de gas natural están en 1012 m3

En la actualidad, el petróleo es el recurso de combustibles fósiles más importante del mundo, en gran parte porque puede refinarse fácilmente en combustibles líquidos portátiles que se utilizan fácilmente como fuente de energía para muchos fines industriales y domésticos. Además, el petróleo es la principal materia prima utilizada para fabricar plásticos y otros materiales sintéticos.

Alrededor del 46% de las reservas comprobadas de petróleo recuperables del mundo se encuentran en el Medio Oriente (Cuadro 13.5). Este hecho subraya la importancia estratégica de esa región para la economía energética global y su seguridad. Solo Arabia Saudita tiene 16% de las reservas mundiales de petróleo, seguido de Irak, Irán y Kuwait cada uno con 6-9%. Obsérvese que las grandes reservas citadas para Venezuela y Canadá son en gran parte para fuentes “no convencionales” de petróleo, como el petróleo muy pesado y la arena de petróleo (respectivamente), que son relativamente caras de extraer y refinar. Las economías más desarrolladas del mundo se encuentran en Europa, América del Norte y Asia oriental. Los de Europa y Asia dependen en gran medida de las importaciones de petróleo de Oriente Medio, Rusia y Venezuela para mantener sus niveles de consumo. Esto alguna vez fue también el caso de América del Norte, pero lo ha sido mucho menos desde aproximadamente 2010 debido a los grandes aumentos en la producción nacional asociados al petróleo en formaciones de esquisto y arena petrolífera en el norte de Alberta.

Los países más dotados del mundo en términos de recursos totales de combustibles fósiles son Rusia y Estados Unidos, los cuales tienen enormes reservas de gas natural, carbón y petróleo (Cuadro 13.5).

Las vidas de producción de las reservas canadienses comprobadas recuperables de combustibles fósiles se muestran en el Cuadro 13.6. Recuerde, sin embargo, que el monto de las reservas se ve afectado por nuevos descubrimientos, el advenimiento de tecnologías que hacen económicamente viables las acciones previamente irrecuperables, así como aumentos en los precios de las materias primas que hacen rentable utilizar recursos alguna vez marginales. En Canadá, este ha sido recientemente el caso del recurso aceite-arena. El examen de la historia de los recursos petroleros en Canadá muestra un notable salto en 1999, cuando las existencias dieron un salto de un valor de 8.0 millones de toneladas (tep) en 1998, a 29.3 millones de tep al año siguiente (BP, 2014). Este inmenso incremento del 265% ocurrió porque los analistas de recursos se convencieron de que las tecnologías de rápido desarrollo para extraer el inmenso recurso de petróleo y arena eran económicamente viables, aunado a un aumento del valor para el petróleo, lo que también reforzó los argumentos para desarrollar el recurso.

La mayoría de las reservas de combustibles fósiles en Canadá ocurren en las provincias occidentales, al igual que la mayor parte de la producción (Cuadro 13.7). Además del petróleo convencional, Canadá tiene un enorme recurso de aceite-arena, del cual se extrae un betún pesado que se mejora a un petróleo sintético (ver Canadian Focus 13.1). Hay alrededor de 14 millones de hectáreas de yacimientos de petróleo y arena en el norte de Alberta, y las áreas actualmente en desarrollo pueden producir potencialmente alrededor de 3.2 mil millones de toneladas de petróleo sintético (BP, 2014).

Cuadro 13.6. Producción, consumo y reservas de combustibles fósiles en Canadá, 2013. El porcentaje de consumo se refiere a la fracción de producción canadiense que se utiliza dentro de Canadá. La vida de reserva son las reservas comprobadas divididas por la producción anual. Fuente: Datos de British Petroleum (2014).
(1) toe = toneladas de equivalente de petróleo, lo que permite que todos los combustibles fósiles se expresen en unidades comparables

Alrededor del 67% de la producción canadiense de gas natural se consume a nivel nacional, el resto se exporta a Estados Unidos (Cuadro 13.6). De igual manera, alrededor del 55% de la producción de carbón y 54% del petróleo se utiliza a nivel nacional. Sin embargo, estos datos nacionales ocultan algunas diferencias regionales importantes. En particular, una gran fracción del petróleo extraído en el oeste de Canadá se exporta a Estados Unidos, pero esto se ve compensado por una importante importación de petróleo extranjero a las provincias orientales. En general, mientras que Canadá produjo alrededor de 193 millones (106) toneladas de petróleo en 2013, consumió 104 x 106 t, exportó 163 x 106 t e importó 153 x 106 t (BP, 2014). El valor de producción del petróleo crudo fue de 45 mil millones de dólares en 2013, mientras que el del betún de petróleo y arena y su petróleo sintético fue de 57 mil millones de dólares, y el gas natural de 16 mil millones de dólares (CAPP, 2014). El del carbón fue de 4.6 mil millones de dólares (NRC, 2014b). Canadá produce alrededor del 5% de la producción mundial de gas natural, el 5% del petróleo y el 1% del carbón (BP, 2014). Estos son mucho más grandes que el 0.5% de la población mundial que vive en Canadá.

Enfoque Canadiense 13.1. Las arenas petrolíferas de Alberta La
arena petrolífera es un recurso de combustibles fósiles que consiste en una mezcla de arena y arcilla con betún intersticial a una concentración de 10-12%. (Técnicamente, estos depósitos se conocen con mayor precisión como betún-arena, pero a veces se usa el término despectivo de arena alquitranada). La arena petrolífera se encuentra en una región de 140,000 km2 del norte de Alberta y, en mucho menor medida, en la cercana Saskatchewan. Depósitos comparables también ocurren en Venezuela.

El recurso de arena petrolífera de Alberta es inmenso. La reserva total es de alrededor de 27.300 millones de toneladas de equivalente de petróleo (168 mil millones de barriles), pero el recurso bajo “desarrollo activo” en 2013 fue de 4.2 mil millones de t (British Petroleum, 2014). A modo de comparación, las reservas de petróleo convencional de Arabia Saudita, las más grandes del mundo, son alrededor de 36.500 millones de t.

En 2012, la producción de betún crudo más petróleo sintético en Alberta fue de 89,8 millones de toneladas, lo que equivalía a 76% de la producción total de petróleo de la provincia y 58% de la de Canadá (Statistics Canada, 2014c). Alrededor de dos tercios del petróleo se refina típicamente en gasolina y otros combustibles líquidos, y el resto se utiliza como asfalto para construir carreteras y para fabricar productos para techos.

El desarrollo del recurso aceite-arena se ha movido rápidamente desde que comenzó la primera actividad a fines de la década de 1960. Entre 1996 y 2013, se invirtió un total de 376 mil millones de dólares en proyectos nuevos y en curso, con 59 mil millones de dólares tan solo en 2013 (CAPP, 2014). En 2013, hubo 13 proyectos de extracción de aceite-arena. Suponiendo que el ritmo de desarrollo continúe a buen ritmo, se seguirán realizando inversiones comparablemente grandes durante la próxima década más o menos, especialmente si los precios del crudo siguen siendo altos (la mayoría de las operaciones de petróleo y arena necesitan un punto de venta de alrededor de 80 dólares por barril para ser económicamente viables). La mayor parte del frenético desarrollo ocurre cerca de Fort McMurray, que ha crecido rápidamente de una aldea en la década de 1960 a alrededor de 72 mil en 2014.

Los depósitos de arena petrolífera que ocurren cerca de la superficie (a menos de unos 75 m de profundidad) se extraen en pozos abiertos (minados en tiras) utilizando inmensas palas, que junto con los camiones que cargan, son las máquinas de este tipo más grandes del mundo. La aceite-arena cruda se procesa usando calor y vapor para producir un betún viscoso (su consistencia a temperatura ambiente es similar a la melaza). El betún se modifica con fluidos de hidrocarburos ligeros para reducir su viscosidad para que pueda fluir y transportarse en una tubería. El rendimiento típico de la arena petrolera extraída es de aproximadamente 1 t de petróleo sintético a partir de 15 t de recurso crudo. Alrededor del 75-90% del betún presente es recuperado por el proceso de extracción. El resto, junto con cantidades masivas de relaves (arena procesada y arcilla), se rellena en las enormes canteras. Una vez que se llenan las áreas rellenas, serán contorneadas, revestidas con sobrecargas previamente almacenadas (grava, arena, arcilla y lodo orgánico del almizcle) y se plantarán para restaurar el uso del suelo para pastos o como bosque. Se requiere que la industria rehabilite los sitios minados a un nivel de productividad al menos el del ecosistema preexistente. En última instancia, alrededor del 20% del recurso total de petróleo y arena se encuentra lo suficientemente cerca de la superficie como para ser extraído potencialmente por la minería a cielo abierto. Sin embargo, debido a que este método fue el primero en desarrollarse, alrededor de dos tercios de la producción reciente de betún aceite-arena proviene de minas de superficie.

El otro tercio de la producción de betún aceite-arena proviene de la extracción in situ (“in situ”) de depósitos a una profundidad superior a 75 m. Esto se realiza de diversas maneras, como inyectar vapor en el depósito y luego bombear el betún licuado a la superficie para su posterior procesamiento. Los métodos de extracción alternativos incluyen el uso de solventes inyectados para hacer que el betún fluya de manera que pueda bombearse a la superficie. Alrededor del 80% de las reservas de aceite-arena son potencialmente recuperables por tecnología in situ, lo que resulta en mucha menos perturbación del ambiente superficial, en comparación con la minería a cielo abierto.

La minería y procesamiento de arena petrolífera son actividades intensivas en energía que tienen lugar en enormes instalaciones industriales. La energía para operar maquinaria e instalaciones de procesamiento se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, particularmente gas natural, por lo que la industria es un importante emisor de gases de efecto invernadero. La industria de las arenas petrolíferas se ha comprometido voluntariamente a realizar importantes inversiones en tecnología mejorada para disminuir su intensidad de uso de energía y emisiones de CO2 (ver Canadian Focus 17.1.) Al disminuir la intensidad energética de sus operaciones, la industria emitirá menores cantidades de gases de efecto invernadero por tonelada de betún y sintéticos que producen. Sin embargo, debido al rápido aumento de la escala de operaciones de petróleo y arena en el norte de Alberta, habrá un gran aumento en la cantidad total de emisiones. De hecho, el crecimiento de la industria de las arenas petrolíferas es responsable de la mayor parte del incremento de las emisiones canadienses de gases de efecto invernadero durante la última década más o menos.

Existen otros efectos ambientales importantes de la minería y procesamiento de arenas petrolíferas. Incluyen la contaminación de la atmósfera, las aguas subterráneas y las aguas superficiales; la destrucción extensiva de hábitats naturales; y las perturbaciones socioeconómicas de las comunidades rurales y aborígenes. Sin embargo, en el contexto más amplio, estos daños deben ser vistos como un resultado inevitable del aparente entusiasmo de la sociedad canadiense, los políticos y los intereses comerciales por extraer, vender y usar recursos de combustibles fósiles a un ritmo rápido (y no sostenible). Esto sucede debido a la importancia percibida de estas actividades para las economías nacionales y exportadoras de Canadá.

Otros Minerales

Otros materiales que se extraen en grandes cantidades en Canadá incluyen amianto, diamantes, yeso, piedra caliza, potasa, sal, azufre, agregados y turba. A excepción de los diamantes, estos materiales tienen un valor básico menor (valor por tonelada) que los metales y los combustibles fósiles. La escasez global o canadiense de estos materiales no es inminente. La minería de este tipo de minerales aportó 11 millones de dólares al PIB de Canadá en 2011 (Statistics Canada, 2014a).

El asbesto se refiere a un grupo de minerales de silicato resistentes, fibrosos e incombustibles que se utilizan para fabricar aislamientos ignífugos, aditivos de cemento, forros de frenos y muchos otros productos. Sin embargo, ciertos tipos de minerales de asbesto se han relacionado con problemas de salud humana, particularmente enfermedades pulmonares. Estos peligros han reducido en gran medida el mercado de este mineral que de otro modo sería útil. Tan recientemente como 2010 alrededor de 0.18 millones de toneladas de asbesto fueron minadas en Quebec, pero las dos últimas minas cerraron en 2011 (NRC, 2014a).

Los diamantes son relativamente nuevos en la escena minera en Canadá, con los primeros descubrimientos importantes no realizados hasta la década de 1990. Alrededor de 10.6 millones de quilates de diamantes fueron extraídos en 2013, con un valor de 2 mil millones de dólares. Casi toda la minería ocurre en los Territorios del Noroeste, con algunos también en Ontario, y con la exploración en otros lugares del Escudo Canadiense.

El yeso, un mineral compuesto por sulfato de calcio, se utiliza para la fabricación de yeso y paneles para la industria de la construcción. Alrededor de 2.7 millones de toneladas de yeso fueron minadas en 2013, con un valor de 38 millones de dólares. Toda la minería de yeso ocurre en Nueva Escocia.

La piedra caliza es una roca compuesta por carbonato de calcio. Se utiliza para fabricar cemento, así como cal para hacer yeso. Además, algunas calizas, y la roca metamórfica relacionada conocida como mármol, se extrae para su uso como piedra de construcción y revestimientos. Alrededor de 18 millones de toneladas de piedra caliza fueron minadas en 2013. Se utilizó para fabricar 11.8 millones de toneladas de cemento con un valor de mil 600 millones de dólares. Se fabricaron otros 1.8 millones de toneladas de cal, con un valor de 306 millones de dólares. Ontario, Quebec y Columbia Británica tienen las industrias de cemento más grandes, y Ontario la mayor capacidad de fabricación de cal.

La potasa es una roca formada a partir del feldespato de potasa mineral, y se extrae para fabricar fertilizantes que contienen potasio. Alrededor de 10.1 millones de toneladas de potasa (K ₂ O) fueron minadas en 2013, con un valor de 6.1 mil millones de dólares. La potasa se extrae en Saskatchewan y Nuevo Brunswick.

La sal, o cloruro de sodio, se utiliza en la industria de fabricación química, para descongelar carreteras, como “sal de mesa” y como aditivo alimentario y saborizante. Alrededor de 12.4 millones de toneladas de sal se minaron en 2013, con un valor de 645 millones de dólares. Las minas de sal más grandes se encuentran en Ontario, Alberta, Saskatchewan y Nueva Escocia.

El azufre se fabrica a partir de sulfuro de hidrógeno obtenido de pozos de gas agrio (pozos de gas ricos en H ₂ S), de depuradores de control de contaminación (para SO ₂) en fundiciones de metales y de depósitos de azufre nativo (o elemental). El azufre se utiliza en las industrias de fabricación química y para hacer fertilizantes. Alrededor de 6.4 millones de toneladas de azufre se produjeron en 2013, con un valor de 517 millones de dólares. Alrededor del 90% de la producción de azufre se obtiene de pozos de gas ácido en Alberta y Saskatchewan.

Los agregados incluyen arena, grava y otros materiales que se extraen para su uso en la construcción de carreteras y como rellenos para concreto en la industria de la construcción. Los agregados son un recurso de baja calidad, teniendo relativamente poco valor por tonelada. Sin embargo, estos materiales pueden estar disponibles solo en pequeñas cantidades cerca de las grandes ciudades, lo que lleva a la escasez local. Alrededor de 228 millones de toneladas fueron extraídas en 2013, con un valor de 1.750 millones de dólares. Estos materiales se extraen en todas las provincias y territorios, a tasas más o menos relacionadas con la actividad de construcción local.

La turba es un material subfósil que se ha desarrollado a partir de biomasa vegetal muerta que tiene cientos a miles de años. Se acumula en humedales pantanosos, donde se descompone parcialmente (o humifica). La turba a veces se seca y se quema como fuente de energía, un uso importante en Irlanda, partes del norte de Europa y Rusia. En Canadá, sin embargo, la turba se extrae para su uso como material hortícola y para producir productos higiénicos absorbentes como pañales y toallas sanitarias. Alrededor de 1.3 millones de toneladas de turba se minaron en 2013, con un valor de 263 millones de dólares. La mayor parte de la minería de turba ocurre en New Brunswick y Quebec.

Uso de Energía

Es fundamental que cualquier economía tenga fácil acceso a fuentes de energía relativamente económicas y accesibles para fines comerciales, industriales y domésticos. El uso de grandes cantidades de energía es especialmente característico de los países desarrollados, como Canadá. Como se ha examinado anteriormente, los países desarrollados relativamente ricos utilizan mucha más energía (per cápita) que los países más pobres y menos desarrollados.

Desde que las personas lograron un dominio del fuego, han utilizado combustibles para fines de subsistencia, es decir, para cocinar alimentos y mantener el calor. Inicialmente, la madera recolectada localmente y otra biomasa vegetal fueron los combustibles utilizados para esos fines. Quizás solo un millón de personas estaban vivas cuando se domesticó el fuego por primera vez, y su consumo de energía per cápita era pequeño. En consecuencia, los combustibles de biomasa eran una fuente de energía renovable debido a que la tasa a la que se estaban cosechando era mucho menor que la tasa a la que se producía nueva biomasa por la vegetación.

En los tiempos modernos, sin embargo, la población humana es enormemente mayor de lo que era cuando el fuego se puso a trabajar por primera vez. Además, muchos países tienen ahora economías intensamente industrializadas en las que el consumo de energía per cápita es extremadamente alto. La combinación del crecimiento de la población y el aumento del uso de energía per cápita hace que se utilicen enormes cantidades de energía en los países desarrollados. La energía es necesaria para alimentar procesos industriales, para fabricar y hacer funcionar máquinas, para mantener el calor en invierno y fresco en verano, y para preparar alimentos.

La mayoría de los suministros de energía industrial se basan en el uso de recursos no renovables, aunque algunas fuentes renovables también pueden ser importantes. Para la exhaustividad, en esta sección se discuten conjuntamente tanto las fuentes de energía no renovables como las renovables.

Fuentes de Energía

Las principales fuentes mundiales de energía industrial son los combustibles fósiles y los combustibles nucleares, ambos no renovables. La energía hidroeléctrica, generada utilizando la energía renovable del agua corriente, también es importante en algunas regiones, incluyendo gran parte de Canadá. Las fuentes de energía relativamente menores, a menudo llamadas “fuentes alternativas”, incluyen combustibles de biomasa, calor geotérmico, energía solar, viento y olas, todos los cuales son potencialmente renovables.

Cualquiera de las fuentes anteriores se puede aprovechar para accionar una turbina, que hace girar un generador eléctrico que convierte la energía cinética del movimiento en energía eléctrica. La energía solar también puede generar electricidad de manera más directa, a través de la tecnología fotovoltaica (ver abajo). La electricidad es uno de los tipos de energía más importantes utilizados en las sociedades industriales, siendo ampliamente distribuida a industrias y hogares a través de una red de líneas de transmisión. En las siguientes secciones se describe brevemente cómo se utilizan estas diversas fuentes de energía.

Combustibles Fósiles

El carbón, el gas natural, el petróleo y sus productos refinados pueden quemarse en centrales eléctricas, donde se aprovecha la energía potencial del combustible para generar electricidad. Los combustibles fósiles también pueden alimentar máquinas directamente, particularmente en el transporte, en el que la gasolina, el diesel, el gas natural licuado y otros combustibles “portátiles” se utilizan en automóviles, camiones, aviones, trenes y barcos. Los combustibles fósiles también se queman en los hornos de muchos hogares y edificios más grandes para proporcionar calor durante las épocas más frías del año. La quema de combustibles fósiles tiene muchos inconvenientes ambientales, incluidas las emisiones de gases de efecto invernadero, dióxido de azufre y otros contaminantes a la atmósfera.

Combustibles Nucleares

Los combustibles nucleares contienen isótopos inestables de los elementos pesados uranio y plutonio (²³⁵ U y ²³⁹ Pu, respectivamente). Estos pueden descomponerse a través de un proceso conocido como fisión, que produce elementos más ligeros a la vez que libera 2-3 neutrones por núcleo y una enorme cantidad de energía. Los neutrones emitidos pueden ser absorbidos por otros átomos de ²³⁵ U o ²³⁹ Pu, provocando que también se vuelvan inestables y sufran fisión en un proceso conocido como reacción en cadena. Una reacción en cadena incontrolada puede resultar en una devastadora explosión nuclear. En un reactor nuclear, sin embargo, el flujo de neutrones está cuidadosamente regulado, lo que permite producir electricidad de manera segura y continua.

Las reacciones nucleares son fundamentalmente diferentes de las reacciones químicas, en las que los átomos se recombinan en diferentes compuestos sin cambiar su estructura interna. En la fisión nuclear, la estructura atómica se altera fundamentalmente, y pequeñas cantidades de materia se transforman en inmensas cantidades de energía.

La mayor parte de la energía liberada por la fisión nuclear se libera como calor. En una central nuclear, parte del calor se utiliza para hervir el agua. El vapor resultante impulsa una turbina, la cual genera electricidad. La mayoría de las centrales nucleares son enormes reactores comerciales que producen electricidad para uso industrial y residencial en grandes áreas urbanas (Imagen 13.4). Los reactores más pequeños a veces se utilizan para alimentar barcos militares y submarinos, o para investigación. 235U es el combustible que se utiliza en los reactores nucleares convencionales, como el sistema CANDU desarrollado y utilizado en Canadá. Se obtiene ²³⁵ U del mineral de uranio, el cual se extrae en diversos lugares del mundo. (Canadá es un actor importante en la minería de uranio, la mayor parte de la cual se exporta; véase el Cuadro 13.2.) El uranio producido por la refinación de mineral típicamente consiste en aproximadamente 99.3% no fisionables ²³⁸ U y solo 0.7% 235U. La mayoría de los reactores comerciales requieren un combustible que se haya refinado aún más para enriquecer la concentración de ²³⁵ U a aproximadamente 3%. Sin embargo, los reactores CANDU diseñados por Canadá pueden usar uranio no enriquecido como combustible.

Diversos elementos, la mayoría de los cuales también son radiactivos (como el gas radón), se producen durante las reacciones de fisión. Uno de ellos, ²³⁹ Pu, también se puede utilizar como componente del combustible nuclear en las centrales eléctricas. Para obtener ²³⁹ Pu para este propósito (o para su uso en la fabricación de armas nucleares), se reprocesa el combustible gastado de las estaciones generadoras nucleares. Otros elementos de trans-uranio y cualquier ²³⁵ U restante (así como ²³⁸ U no fisionables) también se pueden recuperar y utilizar para fabricar combustible nuevo para reactores.

Los llamados reactores de reproducción rápida están diseñados para optimizar la producción de ²³⁹ Pu (que ocurre cuando un átomo de ²³⁸ U absorbe un neutrón para producir ²³⁹ U, que luego forma ²³⁹ Pu por la emisión de dos electrones beta). Aunque se han demostrado reactores de reproducción rápida, no se han desarrollado comercialmente. Los reactores criadores producen “nuevo” combustible nuclear (produciendo plutonio) y, por lo tanto, ayudan a optimizar el uso del recurso de uranio. Sin embargo, hay límites para el proceso porque la cantidad original de ²³⁸ U finalmente se agota. Por lo tanto, tanto ²³⁵ U como ²³⁹ Pu deben considerarse recursos no renovables.

Una serie de problemas ambientales importantes están asociados con la energía nuclear. Estos incluyen la pequeña pero real posibilidad de un accidente catastrófico como una fusión del núcleo del reactor, que puede resultar en la liberación de grandes cantidades de material radiactivo al medio ambiente (como sucedió en el reactor de Chernobyl en Ucrania en 1986). Las reacciones nucleares también producen subproductos radiactivos extremadamente tóxicos y de larga vida (como el plutonio), que deben manejarse de manera segura durante periodos de tiempo muy largos (hasta decenas de miles de años). Enormes cantidades de estos desechos de “alto nivel” se almacenan en Canadá y en otros países que utilizan energía nuclear, pero hasta el momento no hay soluciones permanentes al problema de su manejo a largo plazo. Otro problema es la emisión de gas radón tóxico y la radiactividad de desechos de “bajo nivel” asociados con minas de uranio, elementos estructurales de centrales nucleares y otras fuentes.

La fusión es otro tipo de reacción nuclear productora de energía. Este proceso ocurre cuando los núcleos ligeros se ven obligados a combinarse en condiciones de temperatura extremadamente alta (millones de grados) y presión, lo que resulta en una enorme liberación de energía. La fusión generalmente implica la combinación de isótopos de hidrógeno. Una reacción de fusión común involucra dos protones (dos núcleos de hidrógeno, ¹ H) fusionándose para formar un núcleo de deuterio (compuesto por un protón y un neutrón, ² H), mientras que también emiten un electrón beta y una cantidad extremadamente grande de energía.

Las reacciones de fusión ocurren naturalmente en el interior del Sol y otras estrellas, y también pueden iniciarse exponiendo el hidrógeno al enorme calor y presión generados por una explosión nuclear de fisión, como ocurre en una llamada bomba de hidrógeno. Sin embargo, los tecnólogos nucleares aún no han diseñado un sistema que pueda controlar las reacciones de fusión en la medida necesaria para generar electricidad en un sistema económico. Si alguna vez se desarrolla esta tecnología, sería un enorme beneficio para la sociedad industrial. Esto significaría que los suministros prácticamente ilimitados de combustible de hidrógeno para reactores de fusión podrían extraerse de los océanos, lo que esencialmente eliminaría las limitaciones en el suministro de energía. Hasta el momento, sin embargo, las reacciones de fusión controladas siguen siendo materia de ciencia ficción.

Energía Hidroeléctrica

La energía hidroeléctrica implica aprovechar la energía cinética del agua que fluye para impulsar una turbina que genera electricidad. Debido a que la energía del agua que fluye se desarrolla naturalmente a través del ciclo hidrológico, la hidroelectricidad es una fuente de energía renovable. Existen dos clases de tecnologías para la generación de hidroelectricidad.

• La hidroelectricidad corriente implica aprovechar el flujo natural de un curso de agua sin desarrollar un gran embalse de almacenamiento río arriba. En consecuencia, esta generación de electricidad depende de los patrones naturales del flujo del río y es altamente estacional.
• La hidroelectricidad generada por embalses implica la construcción de una presa en un río para almacenar una gran cantidad de agua en una masa de agua similar a un lago. El embalse acumula parte del alto flujo estacional para que la generación de electricidad pueda ocurrir de manera relativamente constante durante todo el año. Algunos enormes embalses se han desarrollado inundando extensas extensiones de tierra que anteriormente habían sido cubiertas por bosques y humedales en varios lugares de Canadá, como en Columbia Británica, Labrador, Manitoba y Quebec.

Las mayores instalaciones de generación hidroeléctrica de Canadá se encuentran Churchill Falls en Labrador con una capacidad de 5,429 megavatios (MW), La Grande-2 en el norte de Quebec con 5,328 MW, G.M. Shrum en Columbia Británica con 2,730 MW, y La Grande 4 y 3 en Quebec, con 2,651 y 2,304 MW, respectivamente. Todas estas instalaciones cuentan con grandes embalses para almacenar agua. Aunque la energía hidroeléctrica es renovable, importantes impactos ambientales están asociados con el uso de esta tecnología. Los cambios en la cantidad y el momento del flujo de agua en los ríos causan importantes daños ecológicos, al igual que las extensas inundaciones que se producen cuando se desarrolla un embalse (ver Capítulo 20).

Energía Solar

La energía solar está continuamente disponible durante el día, y puede aprovecharse de varias maneras como una fuente de energía renovable. Por ejemplo, es almacenado por las plantas a medida que crecen, para que su biomasa pueda ser cosechada y quemada para liberar su energía potencial (ver Energía de Biomasa, a continuación).

La energía solar también puede quedar atrapada dentro de un espacio cerrado de vidrio. Esto sucede porque el vidrio es transparente a las longitudes de onda visibles de la luz solar, pero no a la mayor parte del infrarrojo. Esto permite el uso de diseños pasivos solares o de “invernadero” para calentar edificios. La energía solar también se puede capturar utilizando superficies negras de alta absorción para calentar el agua encerrada u otro fluido, que luego se puede distribuir a través de tuberías para calentar el interior de un edificio.

La energía solar también se puede utilizar para generar electricidad utilizando tecnología fotovoltaica (células solares), que convierte la energía electromagnética directamente en electricidad. En otra tecnología, se utilizan espejos parabólicos grandes y extremadamente reflectantes para enfocar la luz solar sobre un volumen cerrado que contiene agua u otro fluido, que se calienta y genera vapor que se utiliza para impulsar una turbina para generar electricidad.

Energía geotérmica

La energía geotérmica puede aprovecharse en los pocos lugares donde el magma ocurre relativamente cerca de la superficie y calienta el agua subterránea. El agua caliente a hervir se puede canalizar a la superficie, donde su contenido de calor se utiliza para calentar edificios o para generar electricidad. Además, se puede acceder al menor contenido de energía del agua geotérmica ligeramente calentada, que está presente en casi todas partes, utilizando tecnología de bomba de calor y utilizada para calentar espacios o para proporcionar agua caliente para un proceso de fabricación. La energía geotérmica es una fuente renovable siempre y cuando el suministro de agua subterránea disponible para ser calentada dentro del suelo no se agote por bombeo excesivo.

Energía Eólica

La energía cinética de las masas de aire en movimiento, o energía eólica, se puede aprovechar y usar de varias maneras. Un velero utiliza energía eólica para moverse a través del agua, un molino de viento puede usarse para impulsar el levantamiento de agua subterránea para su uso en la superficie, y las turbinas eólicas están diseñadas para generar electricidad. Se han construido extensas granjas eólicas, que consisten en matrices de turbinas eólicas de alta eficiencia, para generar electricidad en lugares constantemente ventosos en muchas partes del mundo. En 2014, Canadá tuvo una capacidad instalada de parque eólico de 8,517 MW, de los cuales 24 tuvieron una capacidad superior a 100 MW (Asociación Canadiense de Energía Eólica, 2014). Las granjas eólicas más grandes son Seigneurie de Beaupré (QC, 272 MW), Gros-Morne (QC, 212 MW), Amaranto (ON, 200 MW) y Wolfe Island (197 MW).

Imagen 13.6. El viento se utiliza cada vez más como fuente de energía comercial en Canadá. Estos aerogeneradores operan cerca de Tilbury, en el suroeste de Ontario. Fuente: B. Freedman.

Energía mareomotriz

Los ciclos mareales se desarrollan debido a la atracción gravitacional entre la Tierra y la Luna. En algunos lugares costeros, la energía de las mareas, la energía cinética de los flujos de marea, puede aprovecharse para impulsar turbinas y generar electricidad. La Bahía de Fundy en el este de Canadá tiene enormes mareas, que pueden superar los 16 m a la cabeza de la bahía. En Annapolis Royal, en Nueva Escocia, se ha desarrollado una instalación de energía mareomográfica de mediana escala (20 MW). Hay potencial para mucho más desarrollo de energía mareomotriz dentro de la Bahía de Fundy, y hay estudios tecnológicos en curso para instalar instalaciones adicionales en varios lugares allí. Las nuevas instalaciones utilizarán turbinas propulsadas por mareas que se colocan en el fondo o suspendidas en la columna de agua, lo que evita los daños ambientales asociados a una presa.

Energía de las olas

Las olas en la superficie oceánica son otra manifestación de la energía cinética. La energía de las olas se puede aprovechar utilizando boyas especialmente diseñadas que generan electricidad a medida que se mueven hacia arriba y hacia abajo, aunque esta tecnología aún no se ha desarrollado a escala comercial.

Energía de Biomasa

La biomasa de árboles y otras plantas contiene energía potencial química. Esta energía de biomasa es en realidad energía solar que se ha fijado a través de la fotosíntesis. La turba, extraída de los pantanos, es una especie de biomasa subfósil.

Al igual que los combustibles de hidrocarburos, la biomasa puede quemarse para proporcionar energía térmica para fines industriales y para calentar hogares y edificios más grandes. La biomasa también se puede quemar en estaciones generadoras a escala industrial, generalmente para generar vapor, que puede ser utilizado para impulsar una turbina que genera electricidad. La biomasa también se puede utilizar para fabricar metanol, el cual puede ser utilizado como combustible líquido en vehículos y para otros fines.

Si los ecosistemas de los que se cosecha la biomasa se manejan para permitir la regeneración poscosecha de la vegetación, esta fuente de energía puede considerarse un recurso renovable. La turba, sin embargo, siempre se extrae más rápido que la lenta velocidad a la que se acumula en los pantanos y otros humedales, por lo que no es una fuente renovable de energía de biomasa.

Consumo de energía

El consumo de energía varía mucho entre los países, dependiendo en gran medida de las diferencias en su población y grado de desarrollo e industrialización (Cuadro 13.8). En general, el uso per cápita de la energía primaria (esto se refiere a los combustibles que se comercializan, incluidas las renovables utilizadas para generar electricidad) en los países menos desarrollados es inferior a aproximadamente 1 dedo por persona y año. Sin embargo, en los países menos desarrollados hay un uso relativamente mayor de combustibles no comerciales o “tradicionales” para fines de subsistencia y comercio local, como la madera, carbón vegetal, estiércol animal seco y residuos de procesamiento de alimentos como cáscaras de coco y bagazo (un residuo de prensado de caña de azúcar). El uso de combustibles tradicionales no se refleja en los datos del Cuadro 13.8.

Los países que se están desarrollando rápidamente son intermedios en su consumo de energía per cápita, pero sus tasas de uso de energía están aumentando rápidamente debido a su industrialización. En Malasia, por ejemplo, el consumo nacional de energía primaria aumentó 167% entre 1993 y 2013, mientras que en Corea del Sur aumentó 118%, en China 270%, en India 189%, y en Brasil 103% (en comparación, el crecimiento fue de 17% en Canadá y 11% en Estados Unidos; IRG, 2014). Si bien el uso de la energía ha crecido en estos y otros países en rápido desarrollo, su dependencia de los combustibles tradicionales ha disminuido. Esto sucede porque los combustibles tradicionales son relativamente voluminosos, ahumados y menos convenientes de usar que la electricidad o los combustibles fósiles, particularmente en los entornos urbanos donde la gente vive en un número cada vez mayor. Además, los suministros de madera, carbón vegetal y otros combustibles tradicionales se han agotado severamente en los países en desarrollo más rápido, particularmente cerca de las zonas urbanas.

Los países relativamente desarrollados tienen un alto consumo per cápita de energía (Cuadro 13.8). Su consumo de energía suele ser de más de 3 pies/persona y casi en su totalidad involucra electricidad y combustibles fósiles. Las economías más intensivas en energía del mundo, sobre una base per cápita, son las de Canadá y Estados Unidos (9.38 y 7.13 pies/persona, respectivamente), que tienen más de 40 a 50 veces el uso per cápita de las personas que viven en las economías menos desarrolladas del mundo.

En cuanto a las cantidades totales de energía que se utilizan, los mayores consumidores son China (2,852 tep en 2013), Estados Unidos (2,266) y Rusia (699 toe). Canadá es un país altamente desarrollado, pero debido a su población y economía de tamaño moderado, utiliza considerablemente menos energía en total, alrededor de 333 toe.

El uso de energía comercial en Canadá aumentó 116% entre 1965 y 1990, y 33% entre 1990 y 2013, mientras que el consumo per cápita aumentó 54% y 4% durante los mismos periodos, respectivamente (Figura 13.2). El hecho de que el uso de energía per cápita aumentó mucho menos rápidamente que el consumo nacional sugiere que los canadienses se han vuelto más eficientes en su uso de la energía, especialmente durante el período más reciente. Los automóviles más pequeños, la mejora de la economía de gas de los vehículos, el mejor aislamiento de residencias y edificios comerciales y el uso de procesos industriales más eficientes han contribuido a esta mayor eficiencia. Sin embargo, aunque estas ganancias de eficiencia energética han sido sustanciales, se han visto más que compensadas por el crecimiento de la propiedad per cápita de automóviles, electrónica de consumo y otros productos y tecnologías que requieren energía. También han sido importantes los grandes aumentos en el uso de energía industrial asociados con los desarrollos de arenas petrolíferas en Alberta durante las últimas décadas. Estos últimos cambios han provocado que el uso general de la energía en Canadá aumente sustancialmente.

El uso intensivo de energía por parte de los canadienses refleja el alto grado de industrialización de nuestra economía nacional. También es significativa la afluencia relativa de los canadienses promedio (en comparación con el promedio global). La riqueza permite a las personas llevar un estilo de vida relativamente lujoso, con fácil acceso a comodidades que consumen energía, como vehículos motorizados, electrodomésticos, calefacción y aire acondicionado. Canadá también es un país grande, por lo que hay gastos de energía relativamente grandes para viajar. Además, el frío clima invernal significa que las personas utilizan una gran cantidad de energía para mantenerse calientes.

Producción Energética

Como se examinó en el capítulo 12, una empresa sustentable no puede ser apoyada principalmente por la minería de fuentes de energía no renovables u otros recursos. Por lo tanto, una economía sustentable debe basarse en el uso de fuentes de energía renovables.

Sin embargo, la mayor parte de la producción de energía en los países industrializados se basa en fuentes no renovables. El promedio de los países relativamente desarrollados que se muestra en el Cuadro 13.9, los combustibles fósiles no renovables y la energía nuclear representan 91% del uso total de la energía. Las fuentes renovables, como los combustibles hidroeléctricos, geotérmicos, solares, eólicos y de biomasa, representan solo alrededor del 9%. Con una dependencia tan pequeña de fuentes no renovables, es claro que las principales economías del mundo no están cerca de haber desarrollado sistemas de energía sustentables. Considerando el rápido ritmo al que se están agotando las reservas de recursos energéticos no renovables, uno se pregunta por cuánto tiempo se pueden mantener las economías intensivas en energía de las naciones desarrolladas.

Del consumo total de energía primaria de Canadá en 2013, 31% provino del petróleo, 28% provino de gas natural, 6% de carbón y 7% de energía nuclear (Figura 13.3). Estas fuentes de energía no renovables representan el 72% del uso total de la energía primaria en Canadá. La mayor parte de la producción restante proviene de la hidroelectricidad (27%), que es renovable (aunque puede causar daños ambientales sustanciales a través de inundaciones para crear embalses, y puede requerir grandes cantidades de recursos no renovables para la construcción de presas, líneas de transmisión, y afines infraestructura; véase Capítulo 20). Otro 1.3% implica el uso de otras fuentes de energía renovables, como la eólica y la biomasa. También hay, por supuesto, impactos ambientales de la cosecha de árboles y otros tipos de biomasa para su uso como combustible (ver Capítulo 23).

La electricidad producida por los servicios públicos o privados representa gran parte de la energía utilizada por la industria, las instituciones y las residencias en Canadá. Alrededor del 61% de los 615 millones de MW de horas de electricidad producidos en 2012 se generaron a partir de empresas hidroeléctricas, 22% de fuentes de combustibles fósiles y 15% por tecnología nuclear (Statistics Canada, 2013). Dentro del sector renovable, la hidroeléctrica representó 96% de la producción eléctrica, la eólica 3% y otras el 1%.

Conclusiones

Los recursos no renovables siempre disminuyen a medida que se utilizan. Si bien las no renovables se pueden utilizar con gran entusiasmo para lograr el crecimiento económico, no pueden ser la base de una economía sustentable. Sólo los recursos renovables pueden desempeñar ese papel fundamental. En este capítulo aprendimos que los recursos no renovables que son vitales para el funcionamiento de las economías “avanzadas” modernas, como la de Canadá, se están agotando rápidamente. Por ejemplo, el índice de vida de las reservas mundiales de cobre es de apenas 39 años, mientras que el del níquel es de 30 años, y el zinc 19 años. Entre los combustibles fósiles, el índice de vida de las reservas mundiales de petróleo es de aproximadamente 58 años, mientras que el del gas natural es de 55 años, y el carbón 113 años. Si bien es cierto que la exploración continua encontrará reservas adicionales de estos y otros recursos no renovables, existen límites para esos descubrimientos posteriores. Además, alrededor del 72% del consumo de energía primaria en Canadá se basa en fuentes no renovables, al igual que el 39% de la generación eléctrica. Debido a que las reservas de todos los recursos no renovables se están agotando rápidamente, tanto en Canadá como en todo el mundo, la sostenibilidad a largo plazo de las economías intensivas en energía de los países desarrollados, y los estilos de vida de sus ciudadanos, es altamente dudosa.

Preguntas para revisión

1. Utilizando la información de este capítulo, describa la producción y el uso canadiense y global de recursos no renovables.
2. Mostrar cómo los países industrializados dependen principalmente de recursos no renovables para sostener sus economías. ¿Este tipo de uso de recursos podrá continuar por mucho tiempo? ¿Por qué o por qué no?
3. ¿Cuáles son las diversas fuentes de energía no renovables y renovables disponibles para su uso en los países industrializados? ¿Cuáles son las perspectivas de futuro para incrementar el uso de fuentes renovables?
4. ¿Cuáles son las fuentes clave de energía y materiales que en última instancia se basan en la luz solar? ¿Cuál de estos recursos consideraría renovables y cuáles no?

Preguntas para Discusión

1. Describe las formas en que usas la energía, tanto directa como indirectamente. Para cada uno de tus principales usos, ¿cómo podrías disminuir tu consumo de energía? ¿Cómo afectaría una disminución en el consumo de energía a tu estilo de vida?
2. ¿Cuáles son las aparentes barreras para la adopción generalizada de fuentes renovables de materiales y energía en las economías avanzadas (como Canadá)?
3. ¿Cuáles son los papeles de los recursos no renovables y renovables en una economía sustentable?
4. La biomasa, la energía eólica y la hidroelectricidad son ejemplos de fuentes renovables de energía. Examinar las distribuciones de fuentes de energía para varios países en la Tabla 13.9 y discutir por qué no dependen más de las fuentes de energía renovables.
5. Hacer listas de los aparentes beneficios y riesgos asociados a la energía nuclear. Centrarse en temas de recursos y ambientales, como el agotamiento de los combustibles fósiles, las emisiones de gases de efecto invernadero y la eliminación a largo plazo de desechos tóxicos y peligrosos.

Explorando problemas

1. Un comité de la Cámara de los Comunes está examinando la sustentabilidad de la economía canadiense. Usted es un científico ambiental, y el comité le ha pedido que los asesore para mejorar la sustentabilidad del uso de materiales y energía. ¿Qué les dirías sobre la sustentabilidad del uso actual? ¿Qué mejoras recomendarías?

Referencias citadas y lecturas adicionales

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