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Usina Termelétrica de Cercs. Catalunha

Carvão

Carvão

O carvão é um combustível fóssil, uma rocha sedimentar de origem orgânica. Suas propriedades termodinâmicas permitem obter uma grande quantidade de energia térmica durante seu processo de combustão. A energia obtida é chamada energia fóssil. Ele vem em preto ou marrom escuro.

É um recurso natural limitado. A geração é um processo de vários milhões de anos, enquanto o consumo desse recurso energético é muito rápido. Por esse motivo, é considerada uma fonte de energia não renovável.

Seu alto valor calorífico se deve ao fato de ser feito principalmente de carbono.

Os carvões podem ser classificados pela porcentagem de carbono que contêm, que está relacionada à porcentagem de umidade e impurezas. De acordo com este critério, é possível distinguir turfa, linhito, carvão e antracite.

Qual é a origem do carvão?

O carvão fóssil foi formado a partir de partes de plantas antigas. Em grande parte, massas de betume despejadas na superfície do planeta, sujeitas a:

  • Metamorfismo. Resultado da descida para grandes profundidades subterrâneas.
  • Altas temperaturas.
  • Ausência de oxigênio.

Acredita-se que a maior parte do carvão atual tenha se formado durante os  períodos carboníferos (280 a 345 milhões de anos atrás) da Era Primária. Também no Permiano, Triássico e Jurássico, grandes depósitos foram formados. Linhite formada no Cretáceo.

Atualmente, há formação de turfa nas turfeiras.

O carvão da Europa, Ásia e América do Norte foi formado principalmente no carvão a partir de vegetação tropical.

Hemisfério sul

O carvão do hemisfério sul foi formado com vegetação de clima frio (tundra).

As plantas antigas, por meio de mudanças geológicas, foram compactadas, endurecidas e quimicamente alteradas. Eles foram submetidos a um processo de metamorfose devido à alta temperatura e pressão.

Hemisfério Norte

O carvão do hemisfério norte é formado em ecossistemas de áreas úmidas chamadas florestas carboníferas.

Quando as plantas morrem e se acumulam em ambientes aquáticos e  áreas pantanosas com pouco oxigênio (meios anaeróbicos), elas sofrem degradação bacteriana. Para a formação de carvão, essas condições devem ter uma duração suficientemente longa. Sem erosão em condições sedimentares.

Que tipos de carvão existem?

Existem muitos tipos diferentes. A classificação do carvão é feita de acordo com certas características: inflamabilidade, valor calorífico, porcentagem de materiais não combustíveis e umidade.

CarvãoA classificação mais utilizada para o comércio internacional é a seguinte:

  • Antracite.
  • Betuminoso.
  • Sub-betuminoso.
  • Carvão marrom.

No entanto, a maioria dos países produtores possui sua própria classificação. Por exemplo, o europeu. Na classificação européia, as principais categorias de carvão baseiam-se na porcentagem de carbono que contêm. Estas são as suas variantes:

  • Turba (50 a 55%)
  • Linhite (55 a 75%)
  • Carvão subbituminoso ou linhito preto
  • Carvão (75 a 90%)
  • Antracite (90 a 95%): aquele com a maior proporção de carbono
  • Grafite: carbono puro. Essa variedade não é usada como combustível.

Antracite

Antracite é a que mais esquenta. É caracterizada por sua alta densidade e brilho. Contém 95% de carbono. É usado como combustível sólido de alto teor calórico (valor calorífico de 6800-8350 kcal / kg).

Tem o maior valor calorífico, mas não é muito inflamável.

É feito de carvão com pressão e temperatura crescentes a profundidades de aproximadamente 6 km.

Carvão betuminoso

O carvão betuminoso é um carvão relativamente duro que contém betume, entre linhita e antracite.

O conteúdo calorífico dos betuminosos varia de 21 a 30 milhões de Btu / t (24 a 35 MJ / kg).

Linhite

O linhito é um carvão mineral formado pela compressão da turfa. A compressão torna uma substância quebradiça. Vestígios de matéria vegetal ainda podem ser reconhecidos no carvão marrom.

É preto ou marrom. Muitas vezes tem uma textura semelhante à da madeira de onde vem.

Qual é a composição do carvão?

O carvão é uma rocha sedimentar composta por:

  • Elementos orgânicos. Na maioria.
  • Substâncias minerais.
  • Água A umidade é variável. Vem do que estava preso no momento de sua formação.
  • Gases. Localizado em poros submicroscópicos.

O elemento carbono aparece em uma porcentagem superior a 50% em peso e 70% em volume.

A composição e a estrutura de um elemento transformado em carbono dependem do processo particular de carbogênese a que ele foi submetido. Nesse sentido, para a caracterização de um carvão é feita referência à sua composição petrográfica. A composição petrográfica é a proporção e distribuição de seus respectivos minerais e minerais constituintes.

Dessa maneira, por exemplo, distinguem-se os carvão húmico e sapropélico.

Os compostos húmicos são feitos principalmente de vitrinita e dão origem ao chamado ligno-carvão ou série natural (já que a maioria dos carvões pertence a ele).

Gás natural

O metano é um gás encontrado nas minas de carvão e pode ser a fonte de explosões perigosas nas minas subterrâneas. Nesse contexto específico, costuma ser chamado de firedamp.

Para que é usado o carvão? Aplicações

O carvão é usado principalmente em duas aplicações:

  • Como fonte primária de calor em caldeiras industriais.
  • Para obter eletricidade. Usinas termoelétricas.

75% do carvão mundial é usado para produzir eletricidade. A eficiência energética global das usinas de carvão não é muito alta, em torno de 25% a 27%.

Também possui outros usos menores, incluindo, por exemplo, fornos de cimento e a produção de carvão metalúrgico a partir de carvão para produzir aço.

Gaseificação e liquefação de carvão

Duas tecnologias com grandes perspectivas para o futuro são:

  • gaseificação.
  • liquefação do carvão.

O primeiro é mais antigo. Já era usado no século 18 para obter o que era então chamado de gás de água. Atualmente, está interessado em produzir combustíveis sintéticos para gás de dedo (gás natural sintético, hidrogênio, etc.). Esses gases devem ser mais fáceis de armazenar e transportar, além de mais ecologicamente corretos, do que o carvão sólido.

A liquidificação começou na Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial. A motivação era o desejo de não depender de outros países para o petróleo e seus derivados. A Alemanha não tinha campos de petróleo, mas possuía minas de carvão.

À medida que o petróleo acaba no mundo, essa técnica, direta ou indireta, se torna cada vez mais vantajosa a cada dia. Também permite a produção de combustíveis menos poluentes. Combustíveis projetados para serem mais adequados na indústria automotiva.

O combustível líquido obtido pela liquefação do carvão tem o dobro da produção de calor que o carvão usado para produzi-lo.

Que influência o carvão exerce sobre o meio ambiente?

Como outros combustíveis fósseis, o carvão, quando queimado, emite principalmente dióxido de carbono (CO 2 ) no ar. O dióxido de carbono é o principal gás de efeito estufa. Favorece o efeito estufa. Além disso, sua extração aumenta o radônio radioativo no ar. Dependendo de como a extração é realizada, o solo e a água podem ser contaminados por águas residuais que não são tratadas adequadamente.

Uma usina termelétrica de carvão também produz óxidos de nitrogênio (NO e NO 2 ) e dióxido de enxofre (SO 2 ). Chuva ácida causando gases. Óxidos de nitrogênio também são tóxicos.

O dióxido de enxofre pode ser bastante reduzido pela dessulfuração dos gases de combustão com calcário (CaCO 3 ), mas, em seguida, são produzidos resíduos significativos de gesso e mais dióxido de carbono. Esse processo geralmente não é realizado se não for exigido por lei, devido ao seu alto custo econômico.

Gesso, cinzas e outras partículas sólidas emitidas na atmosfera podem ser reduzidas com filtros. A planta também aumenta a série natural de radioativos atmosféricos, principalmente os da família do radônio.

História do uso do carvão

As Ilhas Britânicas (especialmente ricas nesse combustível fóssil e onde a revolução industrial começou) são o primeiro lugar estudado em que o uso desse combustível fóssil é detectado.

Lá, no terceiro milênio aC, foi encontrado um componente das piras funerárias. Por volta de 200 aC, há evidências, na mesma área, de atividade comercial e de uso para secar cereais.

Sob o domínio romano, há menções ao uso esporádico do carvão, mas não foi até a Idade Média que se tornou relevante.

Primeira extração do mineral

O primeiro carvão usado foi simplesmente coletado da praia, quando essa fonte estava esgotada, ela teve que ser transferida para a mineração. Começou a ser utilizado maciçamente com as primeiras aplicações do motor a vapor, tanto na indústria quanto no transporte, principalmente em trens e navios. Nesses casos, a energia fóssil do carvão foi convertida em energia mecânica.

No século 20, quando se tornou bastante caro, os combustíveis fósseis líquidos (derivados do petróleo) começaram a ser os preferidos para o transporte. A partir de meados do século, o uso de gás natural aumentou em favor do petróleo e do carvão na indústria e na obtenção de energia. No entanto, mesmo no século XXI, o carvão é usado para obter energia térmica (calor) e eletricidade em caldeiras industriais e usinas termelétricas.

Atualmente, os principais problemas que apresenta são poluição e sustentabilidade, uma vez que é um recurso natural no processo de esgotamento.

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Data de publicação: 12 de julho de 2016
Última revisão: 24 de abril de 2020