Exercicis: Els usos de roques i minerals

Observa l'esquema: a l'esquerra hi ha cinc objectes quotidians numerats i a la dreta, cinc minerals desordenats. Uneix cada número amb la lletra del mineral del qual prové l'objecte i explica, en dos dels casos, quina propietat del mineral el fa útil per a aquesta finalitat.

Indica tres usos diferents de les roques en les construccions de la teva localitat (façanes, voreres, teulades, monuments...) i anomena la roca emprada en cada cas si la coneixes.

El guix, la sal comuna (halita) i el quars són minerals amb usos molt diferents. Anomena un ús quotidià de cadascun i explica quina propietat del mineral el fa útil per a aquesta finalitat.

Anomena dos metalls que s'obtenen de minerals extrets de l'escorça terrestre i un ús quotidià de cadascun.

Per a què es fa servir l'argila? Anomena dos productes de la teva vida quotidiana fets amb argila i explica què li passa a l'argila quan es cou en un forn.

Anomena dues roques utilitzades en la construcció i explica en quina part d'un edifici s'empra cadascuna.

A més de per a cuinar, anomena dos usos de la sal comuna (halita) i explica quina propietat de la sal els fa possibles.

Explica què és una pedrera i en què es diferencia d'una mina, posant un exemple de material que s'obtingui en cadascuna.

Per al taulell d'una cuina es dubta entre granit i marbre. Tingues en compte que el marbre és una calcària metamorfitzada que reacciona amb els àcids (llimona, vinagre), mentre que el granit és molt dur i gairebé no s'altera. Recomana una opció i justifica-la.

Les roques i els minerals són recursos no renovables. Explica què significa això, posa dos exemples de materials les reserves dels quals disminueixen i proposa dues mesures per a consumir-los de manera més sostenible.

Una pedrera a cel obert dona feina a un poble, però destrueix un vessant i genera pols i soroll. Exposa dos arguments a favor i dos en contra de la pedrera, i acaba donant la teva opinió raonada.

El coure es fa servir en els cables elèctrics i el ferro en les bigues dels edificis. Relaciona cada ús amb la propietat del metall que el fa possible i anomena un material que podria substituir cadascun, raonant si compliria la mateixa funció.

Les bateries dels mòbils i dels cotxes elèctrics necessiten liti i cobalt. Explica per què creix la demanda d'aquests minerals i planteja un problema que pot generar tanta extracció.

Per a obtenir una tona de coure cal extreure i tractar moltes tones de roca. Raona per què la mineria genera muntanyes de residus (runams) i quins problemes poden causar aquestes acumulacions al paisatge i a l'aigua.

El vidre de les finestres i les ampolles es fabrica amb sorra molt rica en quars. Explica quin procés transforma la sorra en vidre i raona per què s'afegeix vidre reciclat triturat a la barreja: què s'estalvia amb això.

A la prehistòria, l'obsidiana i el sílex es feien servir per a fabricar puntes de fletxa i ganivets. Explica quina propietat d'aquestes roques els feia tan útils i quins materials els van anar substituint amb el pas del temps.

Un fabricant de tecnologia afirma a la seva campanya publicitària: «El nostre nou telèfon intel·ligent és 100 % ecològic perquè la bateria dura el doble i la carcassa és d'alumini polit en lloc de plàstic». Sabent que les bateries requereixen liti i cobalt procedents d'explotacions mineres, i que l'alumini s'extreu del mineral bauxita mitjançant processos de gran consum energètic:

1. a) Rebat l'afirmació de l'empresa justificant per què cap dispositiu electrònic es pot considerar «100 % ecològic» atenent a l'origen geològic de les seves matèries primeres.
2. b) Si duplicar la durada de la bateria exigeix duplicar la quantitat de liti i cobalt per terminal, prediu dos impactes ambientals o socials als països on s'ubiquen aquestes mines si les vendes augmenten un 20 %.
3. c) Des del punt de vista del consum responsable de recursos minerals, justifica si és més sostenible canviar de telèfon cada dos anys per tenir una bateria més eficient o prolongar l'ús del mateix quatre anys reemplaçant únicament la bateria deteriorada.

En un municipi històric s'han de restaurar tres elements patrimonials i s'han de seleccionar roques locals adequades: els pilars de càrrega d'un pont fluvial, les teules planes de la teulada de l'ajuntament i l'escultura cisellada de la façana d'una església.

1. a) Justifica quina roca tradicional (granit, pissarra o calcària fàcil de tallar) triaries per a cadascuna de les tres obres, relacionant la teva elecció amb una propietat geològica concreta de cada roca (impermeabilitat i exfoliació en làmines, duresa i resistència mecànica, o facilitat de treballat).
2. b) Per obtenir la calcària necessària, es projecta reobrir una antiga pedrera a cel obert propera al poble, cosa que genera protestes pel seu impacte visual i la pols. Dissenya tres mesures correctores que l'empresa explotadora hauria d'aplicar per minimitzar l'empremta en el paisatge i restaurar el relleu en finalitzar l'extracció.

Un fullet informatiu comet un error en afirmar: «Reciclar llaunes d'alumini amb prou feines estalvia energia, perquè per fondre el metall usat calen forns a temperatures altíssimes, igual que per extreure'l del mineral».

Dades reals:

• Produir 1 kg d'alumini primari a partir del mineral bauxita requereix trituració, refinament químic i electròlisi a alta temperatura, consumint 200 MJ.

• Reciclar 1 kg d'alumini procedent de llaunes usades només requereix fondre'l a 660 °C, consumint 10 MJ.

1. a) Demostra numèricament l'error del fullet calculant el percentatge exacte d'energia que s'estalvia en reciclar i quanta energia s'estalviaria en total si un centre escolar recull i recicla 50 kg de llaunes d'alumini.
2. b) La bauxita s'extreu principalment en selves i zones tropicals mitjançant mineria a cel obert. Justifica com el reciclatge d'alumini contribueix directament a evitar la desforestació i la pèrdua de sòl fèrtil en aquestes regions del planeta.

Durant un debat sobre recursos naturals, un alumne afirma: «A la nostra aula gairebé tot és sintètic o artificial: les finestres de vidre, les parets de guix i maó, els cables de coure del projector i els prestatges d'acer. Per tant, la societat actual ja no depèn de l'extracció de roques i minerals del sòl».

1. a) Rebat el seu argument completant una anàlisi geològica d'aquests quatre elements: identifica la roca o mineral d'origen de cadascun (sorra de quars o sílice, guix, argila, mineral metàl·lic com calcopirita o hematites) i descriu breument la transformació necessària.
2. b) Classifica els recursos geològics esmentats en: minerals metàl·lics, minerals no metàl·lics i roques industrials.
3. c) Prediu quines conseqüències tindria en la construcció d'habitatges i infraestructures l'esgotament dels àrids (sorres i graves) i de les roques calcàries, justificant la seva funció en la fabricació del formigó i el ciment.

Una explotació minera a cel obert extreu diàriament 500 tones de roca amb una llei del 5 % en coure (el mineral explotat és la calcopirita, que està barrejada amb abundant pirita i quars, que formen la ganga).

1. a) Calcula quantes tones de coure pur s'obtenen cada dia i quantes tones de roca estèril (runa sense valor econòmic) es generen en una sola jornada.
2. b) En quedar la pirita (sulfur de ferro) de la runa exposada a l'aire i a l'aigua de pluja, es desencadena una reacció química que acidifica l'aigua i dissol metalls pesants (fenomen conegut com a drenatge àcid de mina). Prediu què passarà al riu i a l'aqüífer propers si l'empresa acumula aquesta runa en un vessant sense impermeabilitzar.
3. c) Compara aquestes dues opcions de gestió: dipositar els residus en una gran bassa de fangs en superfície o utilitzar-los per reomplir buits miners ja esgotats barrejant-los amb materials neutralitzants. Justifica quina de les dues opcions presenta un risc geològic menor a llarg termini.

Una conca minera clausura la seva darrera explotació de carbó (antracita). El paisatge resultant presenta una gran curta a cel obert (un enorme cràter artificial), grans escombreres inestables desproveïdes de vegetació i problemes de指向 sediments negres als rierols.

1. a) Justifica el tancament de l'explotació des del punt de vista del cicle del carboni i la crisi climàtica, explicant quin procés geològic va formar el carbó en el passat i quines conseqüències ambientals tenia la seva combustió a les centrals tèrmiques.
2. b) Dissenya una proposta tècnica per estabilitzar les escombreres i evitar el risc geològic d'esllavissades de terra i erosió hídrica durant les pluges torrencials.
3. c) L'ajuntament debat entre dos projectes de reconversió: reomplir la curta amb aigua per crear un llac d'oci i reserva natural, o instal·lar a les terrasses de l'antiga mina un parc solar fotovoltaic amb un centre d'interpretació del patrimoni geològic i miner. Avalua els pros i contres de cada opció i justifica quina és més adequada per a la recuperació ambiental de l'entorn.

Als salars del desert d'Atacama es concentra gran part del liti mundial en forma de salmorres subterrànies. El mètode extractiu consisteix a bombejar aquesta aigua salada cap a gegantines basses superficials perquè la calor solar evaporí l'aigua i cristal·litzi la sal de liti. Per obtenir una tona de liti s'han d'evaporar uns dos milions de litres d'aigua.

1. a) Identifica quin mètode físic de separació de mescles s'utilitza i explica per què aquesta tècnica d'extracció minera només és econòmicament viable en climes amb característiques meteorològiques molt específiques.
2. b) Estudis hidrogeològics indiquen que el nivell d'aigua dels aqüífers subterranis de la conca ha descendit diversos metres en l'última dècada. Interpreta aquesta dada i prediu dos impactes: un sobre la fauna aquàtica de les llacunes salines (com els flamencs) i un altre sobre l'agricultura tradicional dels pobles indígenes locals.
3. c) A les ciutats europees es fomenta l'ús de bateries de liti per reduir la contaminació de l'aire local. Justifica de manera crítica el dilema ambiental que suposa solucionar la contaminació urbana a costa d'intensificar l'estrès hídric en ecosistemes àrids llunyans.

Analitza les següents dades comparatives entre l'obtenció de coure i or en mines convencionals de roca i mitjançant «mineria urbana» (reciclatge de plaques de circuits electrònics d'ordinadors i mòbils en desús):

• Jaciment en roca: D'1 tona de roca s'extreuen entre 1 i 5 grams d'or i uns 8 kg de coure. El 99 % de la roca extreta acaba en escombreres com a residu.

• Mineria urbana: D'1 tona de plaques electròniques s'obtenen uns 250 grams d'or i més de 120 kg de coure, amb una despesa energètica fins a un 80 % menor.

1. a) A partir de les dades, calcula quantes tones de roca mineralitzada caldria dinamitar i processar en una mina natural (amb una llei mitjana de 2,5 grams d'or per tona) per obtenir la mateixa quantitat d'or que conté una sola tona de plaques electròniques.
2. b) Justifica, atenent a l'alteració del relleu, la destrucció del sòl i el volum de residus geològics, per què la mineria urbana causa un impacte paisatgístic dràsticament menor que la mineria a cel obert.
3. c) Un fabricant declara: «Si reciclem tots els aparells vells, ja no caldrà extreure més minerals de l'escorça terrestre». Rebat aquesta afirmació aportant dues raons tècniques o socioeconòmiques que demostrin per què el reciclatge per si sol no pot aturar completament l'activitat minera extractiva.

Repte del tema. Alguna vegada has pensat quanta geologia amaguen les parets de casa teua o els teus objectes diaris? Elaboraràs un «Informe d'auditoria geològica domèstica» per a descobrir-ho.

1. Inventari geològic: Selecciona $4$ objectes quotidians de la teua llar fabricats amb roques o minerals (per exemple: rajoles, banc de cuina, grafit d'un llapis, cables de coure o sal de taula). Identifica quina roca o mineral contenen, descriu dues propietats físiques observables (duresa, lluentor, exfoliació o color) i classifica cada roca segons el seu origen en el cicle de les roques (ígnees, sedimentàries o metamòrfiques); si és un mineral o un metall obtingut d'ell, indica en quin tipus de roca o ambient es forma la seua matèria primera.

2. Rastreig d'origen: Accedeix al web oficial de l'IGME (Instituto Geológico y Minero de España) o de l'INE per a comprovar si a la teua comunitat autònoma s'extreu alguna d'aquestes matèries primeres i anota quin tipus de jaciment o pedrera requereix.

3. Proposta i cicle sostenible: Dissenya una taula comparativa amb les teues troballes i redacta tres mesures raonades per a allargar la vida útil o reciclar aquests elements, explicant com la seua extracció influeix en el cicle natural de la litosfera.

Es valorarà:

• Identificació correcta dels minerals, roques i la seua ubicació en el cicle litològic.

• Rigor en la descripció de propietats físiques i l'ús de dades de fonts oficials.

• Coherència i creativitat en les propostes de sostenibilitat i consum responsable.