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TEMA 2. EL CARBÓN
El carbón es un combustible sólido de color negro, formado por carbono,
fundamentalmente, y por otros elementos químicos ligeros como hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno. También contiene componentes volátiles y no volátiles, que al quemar el
carbón, quedan en forma de residuos.
1. CARBONES NATURALES
Son combustibles fósiles que proceden de la transformación de grandes masas
vegetales provenientes del período Carbonífero. Estos vegetales quedaron enterrados y
sufrieron un proceso de fermentación anaerobia, debido a la acción conjunta de
microorganismos, presión y temperatura adecuadas. Como consecuencia de ello, se fue
originando metano, dióxido de carbono y agua, aumentando progresivamente su
contenido en carbono, que será tanto más elevado cuanto más antiguo sea el carbón de
que se trate. Este contenido en carbono sirve precisamente para clasificar los carbones
naturales en los siguientes:
Turba: Es el carbón de más reciente formación. Es el que menos contenido en
carbono tiene (50%) y por tanto menos poder calorífico (4500 kcal/kg). Es poco
utilizado en la industria por su escaso poder calorífico y la gran cantidad de
impurezas que contiene. Se emplea en la producción de abonos y fertilizantes.
Lignito: Se encuentra en yacimientos poco profundos, por lo que sus costes de
explotación son relativamente bajos. Su contenido en carbono oscila entre el
70% y su poder calorífico es 6500 kcal/kg. Se utiliza en calefacción doméstica e
industrial, para la producción de energía y en diversos procesos químicos y de
carbonización.
Hulla: Posee un contenido en carbono alrededor del 75-90%, lo que le otorga
muy buenas cualidades como combustible. Su poder calorífico es 7500 kcal/kg.
Una gran cantidad de hulla se emplea para obtener, por destilación seca, carbón
de coque, alquitrán, gas ciudad, amoníaco y grafito. También se utiliza para la
fundición de metales y la obtención de energía eléctrica.
Antracita: Es el carbón que mayor contenido en carbono posee (95%), debido a
que es el más antiguo. Su poder calorífico es de 8500 kcal/kg. Arde con
dificultad y en su combustión apenas se producen humos y cenizas, además
carece de impurezas. Fundamentalmente se utiliza en las centrales
termoeléctricas.
2. CARBONES ARTIFICIALES
Carbón de coque: Se obtiene a partir de la hulla por destilación seca. Al
calentar la hulla, en ausencia de aire, en unos hornos especiales se obtienen,
además del coque, una serie de productos volátiles (gas ciudad, amoníaco,
alquitrán), quedando en las paredes del horno un residuo de carbono
prácticamente puro, que recibe el nombre de carbón de retorta y que se usa para
la fabricación de electrodos. El carbón de coque arde sin llama y tiene un gran
poder calorífico. Se usa como combustible en los hornos de fuego continuo, y
especialmente como agente reductor en la producción del hierro en los altos
hornos (coque metalúrgico).
Carbón vegetal: Se obtiene por destilación seca de la madera. Es muy poroso y
por esta razón flota en el agua. Puede usarse como combustible, pero su
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principal aplicación es como absorbente de gases, por eso, se utiliza en
mascarillas antigás y en bombas de alto vacío.
3. PROCESOS DE EXTRACCIÓN
Explotación a cielo abierto: Se lleva a cabo cuando el yacimiento se encuentra
en la superficie o a escasa profundidad. Permiten aprovechar todo el filón. Las
grandes máquinas excavadoras logran remover hasta 100 m de capa de tierra,
con lo que se eliminan los problemas de los derrumbamientos y se consigue un
mejor rendimiento de la instalación. Su principal inconveniente radica en el
grave impacto paisajístico y medioambiental que genera el movimiento de
tierras. El carbón obtenido es de baja calidad.
Explotaciones subterráneas: Se utiliza cuando el carbón se encuentra a gran
profundidad. Se perforan pozos hasta llegar a la veta y a continuación se
excavan galerías para proceder a la extracción del mineral. Por los pozos se
accede a la mina también a su través se sube el carbón, ya sea con vagonetas o
por medio de elevadores o cintas transportadoras. La ventilación se realiza por
medio de motores, o pozos intercomunicados que eviten posibles acumulaciones
de grisú (gas metano altamente explosivo).
4. TRANSPORTE
Una vez limpio, triturado y clasificado, el carbón se traslada hasta los lugares de
consumo en trenes, barcos o camiones (estos últimos exclusivamente para aquellos
lugares que son inaccesibles). El transporte encarece sobremanera el producto; por ello,
en un principio las industrias que utilizaban carbón tendían a concentrarse en las
cuencas carboneras, sobre las que recaía prácticamente todo el impacto medioambiental
consecuencia de la explotación.
Hoy en día, en EE.UU. el carbón, fluidificado, se transporta también a través de
tuberías.
5. PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CARBÓN
Aunque se conoce desde la antigüedad, el carbón natural comenzó a adquirir
verdadera importancia en la Revolución Industrial. Pese a que en la actualidad ha sido
sustituido en muchas de sus aplicaciones por el petróleo y el gas natural, sigue siendo el
combustible más abundante en la Naturaleza, pues sus reservas se estiman en casi el
70% del total mundial de fuentes no renovables de energía. Según el Consejo Mundial
de la Energía, las reservas actuales de carbón (se encuentran principalmente en EE.UU.,
Rusia, China e India) resultarían suficientes para abastecer la demanda durante los
próximos dos siglos.
6. EL CARBÓN EN ESPAÑA
Los recursos de carbón españoles, de una calidad considerada como aceptable,
se estiman en unos 4000 millones de toneladas, que al ritmo actual de consumo,
suponen una producción para unos 100 años. Los yacimientos más importantes de hulla
y antracita se concentran en las provincias de Asturias y León.
La mayor parte del carbón nacional se destina al consumo en centrales térmicas.
También se utiliza en:
La obtención del acero (siderurgia)
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Industrias químicas y cementeras, aunque para estos fines está siendo sustituido
por gas natural y coque de petróleo.
Uso doméstico: Por razones medioambientales prácticamente ha desaparecido
este uso, sustituyéndose por otros combustibles menos nocivos, como el gas
natural, gasóleo, propano, butano…
En lo que respecta al carbón importado por España, la mayor parte procede de
EE.UU., Sudáfrica, Australia, Rusia, Ucrania e Indonesia.
7. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DEL CARBÓN
7.1. Ventajas
En su combustión se desprende energía de una forma muy regular.
Permite la obtención de una cantidad considerable de energía de una forma
relativamente sencilla y cómoda.
7.2. Inconvenientes
La extracción del carbón en el interior de las minas resulta sumamente
peligrosa.
La carestía del transporte obliga a que el consumo de carbón tenga que
efectuarse cerca de los lugares de extracción.
El hecho de ser una energía no renovable acarrea la posibilidad de que se
agote en un futuro no muy lejano.
El proceso de combustión del carbón origina graves alteraciones
medioambientales.
8. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
Influencia sobre el suelo: Explotaciones a cielo abierto destruyen una gran
superficie del suelo, y la lluvia ácida produce el deterioro de la capa superficial.
Influencia sobre el agua: La central térmica necesita un circuito de
refrigeración que recoge agua de un río o del mar y que suele devolver al mismo
a elevada temperatura, lo que ocasiona la destrucción de la vida animal y vegetal
del río en cuestión. Aunque esto se evita con las torres de refrigeración y
aprovechando el calor residual para otros usos. Por otra parte, el agua empleada
en el lavado del carbón arrastra partículas a los ríos y al mar, con la
contaminación del ecosistema cercano.
Influencia sobre la atmósfera: En la combustión del carbón se originan una
serie de productos y residuos volátiles que pasan a la atmósfera (CO2, vapor de
agua, SOx, NOx, hidrocarburos, partículas sólidas) y son la causa de efectos
perjudiciales como:
o Efecto invernadero: El responsable es el CO2. Además es la causa del
temible cambio climático.
o Lluvia ácida: La causan los óxidos de azufre y de nitrógeno. Afecta
principalmente a la vegetación.
o Contaminación del agua de los ríos y lagos, lo que afecta tanto a la vida
acuática como a la potabilidad del agua de consumo.
o Destrucción del manto fértil del suelo y de gran parte de los bosques.
o Deterioro del patrimonio arquitectónico.