El carbón. Los depósitos de carbón se formaron durante los periodos Carbonífero y Pérmico de la era Paleozoica y en el Cretácico, correspondiente a la era Mesozoica. Se originaron por la acumulación masiva de restos orgánicos en las zonas más o menos planas de los antiguos continentes y, al quedar sepultados bajo gruesas capas sedimentarias en un ambiente anaerobio y saturado de agua, se fosilizaron por la acción de la presión y la temperatura. En este proceso, la celulosa y la lignina se transformaron en carbono, Co2 y CH4; estos gases quedaron atrapados dentro de la roca en que se transformó la materia orgánica.
El carbón se extrae de yacimientos subterráneos o a cielo abierto. En el primer caso se construyen túneles y tiros que suelen alcanzar grandes extensiones; las explotaciones superficiales se ubican en sitios donde los depósitos han aflorado a la superficie o cerca de ésta por procesos erosivos ajenos a los procesos de fosilización. Existen cuatro tipos de carbón, clasificados según la capacidad calórica que posee cada uno: turba (45 a 60% de carbono); lignito (60 a 75% de carbono); hulla (75 a 90% de carbono) y antracita (90 a 95% de carbono).
Se usa como combustible en las plantas termoeléctricas, en la siderurgia, en la destilación de gas para uso doméstico y en la elaboración de plásticos y fibras sintéticas. El principal inconveniente del carbón es que su extracción y uso generan contaminación.
Los principales yacimientos de carbón se localizan en el hemisferio norte. Norteamérica (Estados unidos y Canadá) posee 29.7% de las reservas mundiales; Asia (China y Rusia), el 38.4%; Europa el 15.2%, concentradas en Gran Bretaña, Francia y Alemania. África aporta el 8.6%, Australia el 6.2% y América Latina sólo el 2.7 por ciento.
El petróleo. Los yacimientos petrolíferos tienen su génesis en la acumulación de grandes volúmenes de materia orgánica en cuencas marinas sedimentarias, favorecida por un proceso que combina la acción de surgencias marinas con las condiciones óptimas de abundancia de luz en las aguas superficiales, lo cual produce el crecimiento masivo de fitoplancton.
Al morir estos microorganismos sus restos se depositan y acumulan en el lecho de las plataformas continentales, donde son sepultados por los sedimentos provenientes de la tierra firme, con lo cual se genera un ambiente anaerobio que favorece la formación de un barro rico en materia orgánica, que más tarde se transforma en petróleo, a través de un proceso en el que participa un sensible aumento de temperatura provocado por la presión ejercida por el peso de los sedimentos.
La materia orgánica se transforma en un líquido de color oscuro y más ligero que el agua, integrado por una mezcla de hidrocarburos sólidos, líquidos y gaseosos que recibe el nombre de petróleo crudo. Por su baja densidad, el crudo, como se le denomina antes del proceso de refinación, tiende a ascender a la superficie, pero si existe una capa impermeable el ascenso se interrumpe y se forma un yacimiento.
La mayor parte de los yacimientos se formaron en las plataformas continentales, pero la dinámica cortical y la tectónica influyen en su posición actual. Existen cuencas petrolíferas marinas que mantienen su ubicación original, y hay otras que se encuentran en tierra firme a causa de los movimientos de ascenso de los bloques litosféricos que han emergido del lecho marino; estos yacimientos se localizan en áreas conocidas como llanuras costeras de levantamiento.
Las zonas productoras de petróleo se extienden por todo el planeta. En Norteamérica hay una amplia zona que incluye a Canadá, Estados unidos, el Golfo de México y la llanura que lo delimita. En América del Sur existe una franja petrolera que se alinea a lo largo del flanco oriental de los Andes, desde Venezuela hasta el norte de Argentina; la Patagonia y el extremo sur de esa zona también tienen importantes yacimientos.
En Europa la producción se concentra en un arco que coincide con el límite sur de la llanura europea, desde las islas británicas hasta los Urales, lo mismo que en la cuenca del mar Negro y en la región de los Cárpatos. En Asia destacan el occidente siberiano, las cuencas de los mares Caspio y Aral, Mesopotamia y el arco insular de Indonesia. La costa mediterránea meridional, desde Marruecos hasta Egipto, es la más importante de África, así como la costa centro-oriental. En Australia se explota el petróleo en la región noroeste.
El petróleo aporta cerca del 40% de la energía que se consume en la actualidad. Su extracción es menos complicada que la del carbón porque el crudo suele fluir por la presión natural ejercida por los gases que contiene o por bombeo; los volúmenes extraídos, que se miden en miles de barriles por día (un barril equivale a 159 litros), disminuyen en consecuencia las reservas petroleras, que están en un proceso de agotamiento acelerado. Las reservas potenciales y las zonas en que se ubican también son de alto valor estratégico; las áreas ubicadas cerca del mar Caspio están en esta situación.
El gas natural. Se origina junto con el petróleo, con la diferencia de que lo ha hecho en condiciones de presión y temperatura de mayor intensidad. Se trata de una mezcla gaseosa en la que están presentes hidrógeno, metano, butano, propano; su poder calórico es mayor que el del carbón y el petróleo, por lo que su utilización tiende a aumentar. Los yacimientos de gas más grandes se localizan en América del Norte, Siberia, norte de África, cuenca del mar Negro y en el golfo de Qatar. Las ventajas de utilizar gas como combustible son diversas; la principal es que produce una contaminación atmosférica mínima porque no presenta emanaciones de azufre, como el petróleo.
Los minerales radiactivos. La radiactividad es la capacidad de ciertos elementos químicos de emitir partículas o radiaciones espontánea o artificialmente. Cuando el núcleo de los átomos se escinde (un proceso llamado fisión), se libera energía en forma de radiación alfa, beta y gamma. A este proceso se le denomina fisión nuclear o decaimiento radiactivo.
La emisión de radiación por un elemento químico se debe a la presencia de isótopos; éstos son elementos que tienen el mismo número atómico, pero distinta masa atómica. En la corteza terrestre existen cerca de 70 isótopos radiactivos relacionados con elementos como el potasio, uranio, torio, rubidio, americio, cesio, cobalto, yodo, plutonio, radio, estroncio, tecnecio, tritio y radón. El conocimiento de las propiedades radiactivas de estos elementos ha permitido el desarrollo de tecnología para controlar la fisión y la fusión nuclear para la generación de energía.
El elemento que mejor se presta para ello es el uranio, un metal que, en su forma elemental, se presenta con un color gris blanquecino. Le corresponde el número 92 en la tabla periódica de elementos, con un peso atómico de 238.07, lo que indica que es un elemento muy pesado. El número 92 corresponde al número de protones y electrones de este átomo y es lo que identifica químicamente al uranio, pero en la naturaleza nunca se encuentra en estado puro porque es muy ávido de oxígeno y, por lo tanto, forma óxidos y sales de muy diferentes composiciones y colores, y actúa en dos estados de valencia: IV en ausencia de oxígeno y VI en presencia de oxígeno.
El uranio se encuentra en el agua y en los minerales en forma natural, en tres isótopos que presentan las siguientes proporciones: a] u-238: 99.28%, con una vida media de 4.5 x 109 (4 500 000 000) años; b] u-234: 0.0054% con una vida media de 2.5 x 105 (250 000) años, y c] u-235: 0.71% con una vida media de 7 x 108 (700 000 000) años. La vida media es el tiempo que tarda la mitad del isótopo en emitir su radiación y transformarse en otra sustancia.
El isótopo u-235 es útil como combustible en plantas de energía y en armamento. Para producir energía, el uranio natural es separado en dos porciones; la porción combustible tiene más u-235 que lo normal, es el uranio enriquecido y es muy radiactivo. La porción sobrante, con menos u-235 que lo normal, se llama uranio empobrecido y es menos radiactivo. Las rocas más ricas en uranio son las ígneas ácidas, como los granitos, y rocas volcánicas como las riolitas; estas rocas contienen entre 2 y 8 gramos de uranio por tonelada, mientras que los granitos ácidos pueden contener hasta 20 gramos por tonelada y, en algunos casos excepcionales, hasta algunos cientos de gramos.
Los basaltos contienen sólo 0.1 gramos por tonelada y las rocas ultrabásicas pueden contener algunos centésimos de gramo.
Los yacimientos de uranio se asocian con conglomerados de rocas muy antiguas, discordancias geológicas, zonas de metamorfismo, estructuras sedimentarias y procesos volcánicos. El uranio se extrae en Canadá, Sudáfrica, Australia, Groenlandia, Francia, Argentina, Estados unidos, China, Suecia, Gabón, Níger, Namibia, Kazajstán e India. Puede encontrarse uranio en cualquier lugar, pero no en concentraciones que garanticen una extracción redituable.
