1.- TIPOS DE CARBÓN
Atendiendo a su procedencia, los carbones se clasifican en minerales y artificiales.
1.- Carbón mineral: Procede de la transformación de grandes masas de vegetación que han debido quedar sepultadas y han sufrido un proceso de carbonización total o parcial. Según la naturaleza de los vegetales y su antigüedad, el carbón presenta una composición diferente. Se distinguen cuatro tipos: antracita, hulla, lignito y turba.
2.- Carbones artificiales: Son fabricados o modificados por el hombre. Los más importantes son el carbón vegetal y el carbón de coque.
· Carbón vegetal: Se obtiene quemando madera, apilada en montones recubiertos generalmente de barro, para evitar el contacto directo con el aire, y, de esta manera, conseguir que la combustión sea parcial. Se han utilizado mucho en calefacciones (braseros). En la actualidad prácticamente no se emplea, excepto en barbacoas.
Figura 1. Obtención del carbón vegetal a través de la descomposición por acción del calor (pirolisis)
· Carbón de coque: Se utiliza fundamentalmente como combustible y reductor de óxidos metálicos en el horno alto, para la obtención del acero a partir del mineral de hierro, como se explicará en clase un poco más adelante. Este carbón deberá ser poroso para permitir el paso del aire hacia arriba, y resistente, para soportar la enorme carga que se encuentra encima de él.
Figura 2. Baterías de coque
El carbón, aunque en la actualidad ha perdido mucha importancia debido a su alto poder contaminante, todavía sigue teniendo bastantes aplicaciones como fuente primaria de energía. Cabe destacar tres aplicaciones importantes: fabricación de carbón de coque, obtención de productos industriales y producción de electricidad en centrales térmicas clásicas.
1.- Fabricación del carbón de coque: Como ya hemos indicado, se emplea para la fabricación del acero, proceso en el que este carbón realiza dos funciones vitales:
· Servir como combustible para fundir el mineral de hierro.
· Emitir gases que reacciones con los óxidos ferrosos para transformarlos en hierro (proceso de reducción, contrario a la oxidación).
El carbón de coque se obtiene con el carbón de hulla después de sufrir un proceso que se denomina coquizado, y que consiste, generalmente, en introducir hulla en cámaras cerradas (en cuyo interior se controla la cantidad de oxígeno). Después se aumenta su temperatura hasta unos 1100 ºC y se mantiene así unas 16 horas. Finalmente, el coque al rojo vivo se vierte sobre un vagón que lo transporta hasta la torre de apagado (cortina de agua).
El calor necesario para obtener el carbón de coque se consigue del gas que emana de la destilación del carbón (gas ciudad) durante el proceso de coquizado. Los productos que se obtienen, además del carbón de coque, son los indicados en el apartado siguiente.
2.- Obtención de productos industriales: Los más importantes son:
· Gas ciudad: Empleado, hasta no hace mucho tiempo, como combustible gaseoso en sustitución del butano en la mayoría de viviendas de las grandes ciudades. Su poder calorífico es de unas 5000 kcal/m3, en condiciones normales de presión (1 atm) y temperatura (0 ºC). En la actualidad, este gas se emplea en las propias coquerías o para industria. Fue retirado del uso doméstico por ser muy tóxica su inhalación en caso de fuga.
· Vapores amoniacales: De ellos se suele obtener sulfato amónico, que se usa como fertilizante.
· Grafito casi puro: Que queda adherido a las paredes de la cámara.
· Brea o alquitrán: De la que se obtienen:
§ Aceites: De los que se sacan productos tales como medicamentos, colorantes, insecticidas, explosivos, plásticos, etcétera.
§ Pez: Para pavimentar carreteras (asfalto) e impermeabilizar tejados.
3.- Producción de electricidad en centrales térmicas clásicas: Generan electricidad a partir de combustibles fósiles (recordad, carbón fuelóleo y gas natural).
3.- NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS A CENTRALES TÉRMICAS
Debido a que la quema de carbón suele provocar grandes contaminaciones al medio ambiente, se están implantando nuevas tecnologías, como por ejemplo la combustión en lecho fluido o la gasificación del carbón.
· Combustión en lecho fluido: Para conseguirla, una vez molido el carbón, se mezcla con partículas de cal. Por efecto de una corriente ascendente, que las mantiene flotando al mismo tiempo que arden, se consigue que:
§ El carbón arda mejor, al tener una mayos superficie de contacto. Por lo tanto, aumenta el rendimiento.
§ El azufre, contenido en el carbón, reacciones químicamente con la cal, con lo que se evita la emisión de azufre a la atmósfera y con ello la generación de la lluvia ácida.
· Gasificación del carbón: Consiste en inyectar oxígeno o aire, junto con vapor de agua ,a una masa de carbón. Con ello se genera la emisión de un gas, que posteriormente se quema. Esta técnica se emplea también para el aprovechamiento de energía en vetas de carbón de difícil acceso o a grandes profundidades.
Las reservas de carbón se estiman en 4300 millones de toneladas. El 82% de los recursos carboníferos en España están concentrados en tres provincias: León (35%), Asturias (30%) y Teruel (17%). El consumo de carbón en España durante el año 2012 fue de 42,09 millones de toneladas. De ellas, se importaron 23,70 millones. La distribución aproximada, por sectores, se muestra en la Tabla 2.
5.- CARBÓN Y MEDIO AMBIENTE
La combustión de carbón afecta de una manera significativa al medio ambiente.
a) Impacto medioambiental. La combustión de carbón origina una serie de deterioros medioambientales importantes. De todos ellos, quizá los más importantes son la emisión a la atmósfera de óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), partículas sólidas, hidrocarburos (metano) y dióxido de carbono (CO2).
Estos gases, si no son absorbidos por procesos naturales, originan un cambio de las proporciones del aire, y traen graves consecuencias para nuestro medio ambiente. Cabe resaltar los siguientes efectos:
· Efecto invernadero: Consiste en un aumento del tanto por ciento de dióxido de carbono en la atmósfera. Ello hace que los rayos entren en la atmósfera, atravesando el CO2 sin dificultad, pero cuando los rayos reflejados en la tierra (infrarrojos) intentan salir, son absorbidos. Las consecuencias son un aumento progresivo de la temperatura media de la atmósfera.
· Lluvia ácida: Se genera como consecuencia de la emisión de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Estas emisiones reaccionan con el vapor de agua, gracias a los rayos solares, transformándose en ácido sulfúrico y ácido nítrico, que se precipitan a la tierra en forma de lluvia. A veces estas precipitaciones ocurren a gran distancia del lugar de la emisión.
· Pérdidas de parte del manto fértil del suelo: Originan la destrucción de buena parte de los bosques.
· Contaminación de los ríos: Daña la vida acuática y deteriora el agua que consumimos.
· Deterioro del patrimonio arquitectónico: Los gases producidos por la contaminación del carbón atacan a la piedra, poniendo en peligro su conservación.
b) Tratamiento de residuos. Los residuos originados en la combustión del carbón (cenizas ricas en azufre) no suelen perjudicar al medio ambiente, siempre que se depositen en vertederos controlados.
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